LOW←TECH MAGAZINE Español

Como hacer nuevamente sostenible la energía de biomasa

Sun, 20 Sep 2020 00:00:00 +0000

Imagen: Copas de árboles podadas en Alemania. Imagen: René Schröder (CC BY-SA 4.0).

¿Cómo puede ser sostenible talar árboles?

Abogar por el uso de biomasa como fuente de energía renovable - reemplazando los combustibles fósiles - se ha vuelto un tema controvertido entre los defensores del medio ambiente. Los comentarios que generó el artículo anterior, que discutía el uso de cocinas termoeléctricas, lo demuestran claramente:

“Tal como el film Planeta de los Humanos muestra, la biomasa - o sea, árboles muertos - no es de ninguna manera una fuente renovable, aunque la UE la clasifique de esa forma.”
“¿Cómo puede ser sostenible talar árboles?”
“El artículo no menciona que una cocina a leña produce más CO2 que una planta de carbón, por cada tonelada de leña/carbón quemada”
“Esto es una locura. Quemar árboles para reducir nuestra huella de carbono es un oxímoron.”
“Tan solo la huella de carbón es horrorífica.”
“El mayor problema con quemar algo es que una vez que se lo quema, desaparece para siempre.”
“La única pregunta tonta que puedo agregar a la tontera de esta pieza es, ¿De dónde proviene toda esa madera?”

Al contrario de lo que sugieren estos comentarios, el artículo no propone expandir el uso de biomasa como fuente de energía. Lo que hace es argumentar que se podría aprovechar la actual quema de biomasa – realizada por aproximadamente el 40% de la población mundial actual – para producir electricidad como un producto derivado, adosando un módulo termoeléctrico. Sin embargo, varios usuarios mantuvieron sus críticas luego de leer el artículo más cuidadosamente. Uno de ellos escribió: “Deberíamos intentar eliminar la quema de biomasa, no hacerla más atractiva”.

Aparentemente el enfoque de alta tecnología ha penetrado la mente de los medioambientalistas (urbanos) hasta tal punto, que ven a la biomasa como una fuente de energía intrínsecamente problemática, similar a los combustibles fósiles. Para ser claro, los críticos tienen razón en denunciar las prácticas no sostenibles en la producción de biomasa. Sin embargo, estas son consecuencia de un abordaje “industrial” y relativamente reciente a la silvicultura. Si miramos las prácticas tradicionales de manejo de bosques, resulta claro que la biomasa es una de las fuentes de producción potencialmente más sostenibles del planeta.

Poda de vástagos: obtener madera sin matar al árbol

Hoy en día, la mayoría de la madera se cosecha matando árboles, pero antes de la revolución industrial, se la tomaba de árboles vivos a los que se “recepaba”, cosechando solo sus vástagos. El principio de recepar se basa en la habilidad natural de varios árboles de hoja ancha, de crecer nuevamente a partir de troncos o raíces dañados – daño causado por incendios, viento, nieve, animales, patógenos, o (en laderas) la caída de piedras. La administración del recepado consiste en cortar los árboles a ras del suelo, luego de lo cual la base – el “tocón” – genera nuevos vástagos, resultando en un árbol con múltiples tallos.

Imagen: Un tocón recepado. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Conjunto de robles recientemente recepados. Crédito: Henk vD. (CC BY-SA 3.0)

Imagen: Tocones recepados en Surrey, Inglaterra. Crédito: Martinvl (CC BY-SA 4.0)

Cuando pensamos en un bosque, o una plantación de árboles, imaginamos un paisaje cubierto por árboles altos. Sin embargo, hasta principios del siglo veinte, al menos la mitad de los bosques europeos estaban recepados, dándoles una apariencia más similar a arbustos. ¹ El recepado de árboles se remonta a la era de piedra. La gente construía sus viviendas y senderos a través de pantanos, usando miles de ramas del mismo tamaño – tarea que solo podrían realizarse mediante el recepado de árboles. ²

Mapas: La extensión histórica aproximada de los bosques recepados en la República Checa (arriba) y España (abajo). Fuente: \"Coppice forests in Europe\", ver [^1]

Desde entonces, la técnica ha formado parte de la producción de madera no solo en Europa, sino en todo el mundo. El recepado se expandió enormemente durante los siglos dieciocho y diecinueve, cuando el crecimiento poblacional y el auge de la actividad industrial (producción de vidrio, hierro, cerámicas y cal) aumentaron la demanda de madera.

Ciclos de rotación cortos

Dado que los vástagos de un árbol recepado pueden aprovechar su sistema de raíces bien desarrollado, su producción de madera es más rápida que la de un árbol alto. Para ser más precisos: a pesar de que su eficiencia de fotosíntesis es la misma, un árbol alto provee mayor cantidad de biomasa bajo tierra (en las raíces), mientras que uno recepado produce mayor cantidad arriba (en los vástagos) – lo que resulta claramente más práctico para la cosecha. ³ Parcialmente debido a eso, el recepado se basaba en ciclos de rotación cortos, generalmente de entre dos y cuatro años, aunque también se empleaban rotaciones de solo un año, o de hasta 12 años o más.

Imágenes: Tocones recepados con distintos ciclos de rotación. Crédito: Geert Van der Linden.

Gracias a sus ciclos de rotación cortos, los bosques recepados eran una fuente regular y confiable de leña. Se los dividía frecuentemente en una cantidad de areas de acuerdo a la cantidad de años de la rotación planificada. Por ejemplo, si se cosechaban los vástagos cada tres años, el bosque se dividía en tres areas, de las que se cosechaba una por año. Los ciclos de rotación cortos también significaban que el carbón emitido al quemar la leña se absorbía luego de unos pocos años, haciendo esta técnica realmente carbono-neutral. Con ciclos de rotación muy cortos, los nuevos crecimientos podían ser cosechados en el momento en que los viejos ya se habían secado lo suficiente como para poder ser quemados.

La capacidad de regeneración de los tocones de algunas especies se reduce a medida que se vuelven viejos. Luego de varias rotaciones, estos árboles se cosechaban completamente y eran reemplazados por árboles nuevos, o se los cosechaba usando ciclos de rotación más prolongados. Otras especies se regeneran bien sin importar la edad, y pueden proveer vástagos por siglos, especialmente en suelos ricos y con una buena provisión de agua. Algunos árboles recepados han sobrevivido probablemente más de 1000 años.

Biodiversidad

Podemos hablar de “bosque recepado”, o de “plantación recepada”, pero en realidad no se trataba ni de uno ni del otro; quizás algo entre medio. A pesar de ser administrados por humanos, los bosques recepados no destruían el medio ambiente, sino todo lo contrario. Cosechar la madera de árboles vivos, en vez de matarlos, es beneficial para los seres que dependen de ellos. Los bosques recepados pueden tener una biodiversidad mayor que los bosques no administrados, porque contienen siempre areas con diferentes niveles de luz y de crecimiento. Esto no es el caso de las plantaciones industriales, que albergan muy poca vida animal o vegetal, y que tienen ciclos de rotación largos (al menos veinte años).

Imagen: Troncos recepados en los Países Bajos. Credit: K. Vliet (CC BY-SA 4.0)

Imagen: Castaños recepados en Flexham Park, Sussex, England. Crédito: Charlesdrakew, dominio público.

Pero nuestros antecesores también cortaban árboles altos con troncos de gran diámetro, solo que no para leña. Los árboles grandes solo eran “matados” cuando se necesitaban maderas grandes, por ejemplo para construir barcos, edificaciones, puentes o molinos. ⁴ Los bosques recepados podían contener árboles altos (un “recepado con estándares”), a los que se dejaba crecer por décadas, mientras que los otros árboles eran regularmente cosechados. Sin embargo, inclusive estos árboles podían ser parcialmente recepados, por ejemplo cosechando sus ramas.

Árboles multipropósito

La plantación arquetípica promovida por el mundo industrializado consiste en árboles de una única especie, en hileras con intervalos regulares, y provee un único producto – madera para la construcción, pulpa de madera para producir papel, o combustible para plantas de energía. En contraste, en los bosques recepados de tiempos pre-industriales, se le daban múltiples propósitos a los árboles: proveían leña, pero también material para la construcción y alimento para animales.

El tamaño deseado de la madera, dado por el uso que se le daría a los vástagos, determinaba el período de rotación del recepado. No todos los tipos de madera son adecuados para todos los usos, por lo que los bosques recepados contenían frecuentemente árboles de diversas especies y de distintas edades. Del mismo tocón podían también cosecharse vástagos de distintas edades (“recepado selectivo”) y las rotaciones podían cambiar a lo largo del tiempo, dependiendo de las necesidades y prioridades de la actividad económica.

Imagen: Una pequeña arboleda con una mezcla de árboles estándar, recepados, y con su copa podada. Crédito: Geert Van der Linden.

La madera recepada se usaba para construir prácticamente cualquier cosa que fuera necesaria en la comunidad. ⁵ Por ejemplo, los vástagos de sauces jóvenes, que son muy flexibles, se trenzaban para hacer canastas y cajones, mientras que los brotes de castaño, que no se expanden ni contraen luego del secado, se usaban para construir todo tipo de barriles. Los fresnos y sauces cabrunos, de madera recta y resistente, proveían el material para fabricar los mangos de escobas, hachas, palas, rastrillos y otras herramientas.

Los vástagos de avellanos jóvenes se cortaban longitudinalmente, se los intercalaba entre las vigas de las construcciones, y luego se los sellaba con marga y estiércol de vaca, resultando en la llamada construcción bahareque o fajina. Los brotes de avellanos también se usaban para mantener firmes los techos de paja. Los alisos y sauces se usaban como pilotes de cimientos o para reforzar los márgenes de los ríos, dado que pueden mantenerse en buen estado bajo el agua por tiempo prácticamente ilimitado. Pero el uso de los bosques para proveer insumos para la construcción y herramientas no limitaba su capacidad de proveer energía: dado que la madera se usaba mayormente en la misma localidad, al final de su vida útil podía ser usada como leña.

Imagen: Cosechando pienso de hojas en la comuna Leikanger, Noruega. Crédito: Leif Hauge. Fuente: [^19]

Los bosques recepados también proveían comida. Por un lado, para las personas: frutas, frutos del bosque, trufas, nueces, hongos, hierbas, miel y carne de caza. Por el otro, eran una fuente importante de alimento para los animales de granja, y antes de la revolución industrial, muchas ovejas y cabras se alimentaban con “pienso de hojas” ⁶ – con o sin ramas.

Los olmos y fresnos eran algunas de las especies más nutritivas, pero las ovejas recibían también hojas de abedul, avellanos, tilos y hasta robles, y las cabras, de alisos. En las regiones montañosas los caballos, ganado, cerdos y gusanos de seda recibían también pienso de hojas, que se dejaba crecer en rotaciones de tres a seis años, cuando las ramas proveían la mayor relación de hojas por madera. Luego de que los animales comieran las hojas, aún se podía quemar la madera.

Copas y setos podados

Los tocones recepados son vulnerables a los animales de pastoreo, especialmente cuando los vástagos son aún jóvenes, por lo que los bosques recepados eran a menudo protegidos por una cerca, zanja, o setos. En contraste, el podado de copas permitía combinar animales y árboles en la misma tierra. Los árboles se podaban al igual que los recepados, pero a una altura de al menos dos metros, para proteger a los vástagos jóvenes de los animales.

Ilustración: Distintas formas de desramar un árbol. Crédito: Helen J. Read, ver [^1]

Imagen: Árboles con sus copas podadas, en Segovia, Spain. Crédito: [Ecologistas en Acción](https://www.ecologistasenaccion.org/35724/).

Los prados y campos arbolados – mosaicos de pasto y bosque – combinaban el pastoreo con la producción de alimento, leña y/o madera para la construcción, provenientes de árboles con sus copas podadas. Una práctica frecuente era enviar cerdos durante el otoño a los bosques de robles podados, para que pudieran alimentarse de las bellotas caídas. Este sistema fue durante siglos una parte importante de la producción de cerdo en Europa. ⁷ El “huerto de pradera” o “huerto con pastoreo” combinaba el cultivo de frutas y el pastoreo. Los árboles frutales con copa podada proporcionaban sombra a los animales, que no podían alcanzar la fruta, pero fertilizaban el suelo.

Imagen: Bosque o pradera? Algo entre medio. Una \"dehesa\" (granja forestal de cerdos) en España. Crédito: Basotxerri (CC BY-SA 4.0).

Imagen: Ganado pastando entre árboles con copa podada en Huelva, España. (CC BY-SA 2.5)

Imagen: Un huerto de pradera rodeado de setos en Rijkhoven, Bélgica. Credit: Geert Van der Linden.

Mientras que hoy día la agricultura y silvicultura son actividades estrictamente separadas, en el pasado la granja era el bosque y viceversa. Tendría mucho sentido volver a esa combinación, dado que la agricultura y la producción de ganado – y no la producción de madera – son los principales impulsores de la deforestación. Si los árboles proporcionaran comida para los animales, la producción de carne y de lácteos llevaría a la deforestación. Si se pudiera cultivar en un campo con árboles, la agricultura no llevaría a la deforestación. Las granjas-bosques podrían también mejorar las condiciones de los animales, la fertilidad del suelo, y controlar la erosión.

Plantaciones en línea

Extensas plantaciones podían consistir de árboles recepados o de copa podada, y era frecuente que fueran administradas comunalmente. Pero las técnicas de recepado y podado de copa no eran usadas exclusivamente en bosques de grandes dimensiones. Se las usaba también en pequeñas arboledas entre los campos, o junto a casas rurales, en cuyo caso podían ser administradas por cada hogar. Las plantaciones en línea producían una gran cantidad de madera alrededor de las granjas, los campos y praderas, cerca de edificaciones o al costado de caminos, senderos y vías fluviales. En esos casos se podían ver también árboles desramados y arbustos siendo usados como densos setos. ⁸

Imagen: Paisaje con setos en Normandía, Francia, alrededor de 1940. Crédito: W Wolny, dominio público.

Imagen: Plantaciones en línea en Flandes, Bélgica. Detalle del mapa Ferraris, 1771-78.

Aunque las plantaciones en línea se asocian normalmente con los setos en Inglaterra, eran comunes también en vastas áreas de Europa continental. En 1904, el historiador inglés Abbé Mann describió su sorpresa durante un viaje a Flandes (hoy día parte de Bélgica): “Todos los campos están tan rodeados de setos, densos con árboles, que el perfil entero del país, visto desde una cierta altura, parece un bosque continuo”. Una característica típica de la región era la gran cantidad de árboles con copas podadas. ⁸

Al igual que los bosques recepados, las plantaciones en línea tenían usos diversos, y proveían a la gente de leña, madera para la construcción y alimento para los animales. Sin embargo, a diferencia de los bosques recepados, tenían usos adicionales en función de su ubicación. ⁹ Uno de ellos era la separación de terrenos: dejaba a los animales de granja dentro, y a los animales salvajes, o de pastoreo, en los terrenos comunes, del lado de afuera. Había varias técnicas para hacer impenetrables los setos, inclusive para animales pequeños como los conejos. Alrededor de las praderas, se plantaban los setos o árboles de copas podadas (“setos de árboles podados”) muy cerca unos de otros, de forma tal que podían frenar inclusive a los animales grandes, como vacas. Si se entramaban ramas de sauce entre ellos, podían impedir también el ingreso de animales más pequeños. ⁸

Imagen: Detalle de un seto de Tejo. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Un seto. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Seto de árboles con copas podadas en Nieuwekerken, Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Tocones recepados en una pradera. Crédito: Jan Bastiaens.

Los árboles y plantaciones en línea también ofrecían resguardo contra el clima. Las plantaciones en línea protegían del viento a los campos, huertas y cultivos de vegetales, evitando la erosión de la tierra y el daño de los cultivos. En climas más cálidos, los árboles también podían proteger a los cultivos del sol y fertilizar la tierra. Los tilos podados, de follaje tupido, se plantaban habitualmente junto a construcciones de fajina para protegerlos del viento, la lluvia y el sol. ¹⁰

Las montañas de estiércol podían ser protegidas por uno o más árboles, previniendo que tan valioso recurso se evaporara debido al sol o al viento. En el patio de un molino de agua, la rueda de agua podía ser protegida por un árbol para prevenir que la madera se expandiera o contrajera en momentos de sequía o inactividad. ⁸

Imagen: Un árbol de copa podada protege la rueda de un molino de agua. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Tilos con sus copas podadas protegen una construcción en una granja en Nederbrakel, Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

La ubicación importa

A lo largo de caminos, senderos y vías fluviales, las plantaciones en línea servían los mismos propósitos – en función de su ubicación – que servían en las granjas. Se conducía al ganado y los cerdos por vías pecuarias marcadas a ambos lados con setos, árboles recepados o con su copa podada. Con la aparición del ferrocarril, las plantaciones en línea sirvieron para evitar las colisiones con animales. Protegían de las inclemencias del clima a los viajantes, y marcaban la ruta para evitar que tanto personas como animales se desviaran del camino en paisajes nevados. Prevenían la erosión del suelo en las márgenes de ríos y en los caminos excavados.

Todas estas funciones podían también ser provistas por cercas de madera “muerta”, que son más fáciles de mover que los setos, requieren menos espacio, no compiten por la luz y comida con los cultivos, y pueden instalarse en poco tiempo. ¹¹ Sin embargo, en épocas y lugares donde la madera era escasa, era preferible (y a veces obligatorio) un seto vivo, que proporcionaba continuamente madera, mientras que una cerca la consumía. Una cerca de madera muerta puede ahorrar madera y espacio en el lugar, pero la madera necesaria para su construcción y mantenimiento debe crecer y ser cosechada en algún otro lugar en las inmediaciones.

Imagen: Seto con árboles podados en Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

Se maximizaba el uso local de las maderas. Por ejemplo, el árbol plantado junto a la rueda del molino de agua no era cualquier tipo de árbol. Era un cornejo rojo u olmo, cuya madera era la más adecuada para construir los engranajes en el interior del molino. Cuando hacía falta una parte nueva por reparaciones, se cosechaba la madera junto al molino. Asimismo se usaban las plantaciones en línea a lo largo de los caminos de tierra para su mantenimiento. Se usaban atados de vástagos para los cimientos o para rellenar agujeros. Los árboles se recepaban o se podaban sus copas, por lo que podía cumplir sus múltiples funciones al mismo tiempo.

Hoy en día, cuando se aboga por el plantado de árboles, se fijan objetivos en función del área cubierta, o la cantidad de árboles, sin prestar demasiada atención a su ubicación, que podría ser inclusive del otro lado del mundo. Sin embargo, como estos ejemplos muestran, plantar árboles cerca de donde será usada su madera, y en la ubicación correcta, puede optimizar significativamente su potencial.

Marcado por límites

El recepado prácticamente desapareció de las sociedades industriales, mientras que los árboles con copas podadas aún pueden verse en parques y en las calles. Sus recortes, que en otros tiempos servían de sustento a comunidades enteras, ahora se consideran productos residuales. Si el recepado funcionó tan bien, por qué se abandonó su uso como fuente de energía, materiales y comida? La respuesta es simple: los combustibles fósiles. Nuestros antecesores dependían del recepado porque no tenían acceso a combustibles fósiles; nosotros no dependemos del recepado porque sí lo tenemos.

Nuestros antecesores dependían del recepado porque no tenían acceso a combustibles fósiles; nosotros no dependemos del recepado porque sí lo tenemos

Los combustibles fósiles han desplazado a la madera como fuente de energía y materiales. El carbón, gas y petróleo reemplazaron a la leña en la cocina, calefacción del hogar y del agua, y en los procesos industriales basados en energía térmica. El metal, concreto y los ladrillos, materiales disponibles desde hace siglos, se volvieron alternativas viables a la madera solo luego de que su producción fuera posible con combustibles fósiles, que también nos proporcionaron los plásticos. Los fertilizantes artificiales, productos de combustibles fósiles, aumentaron la oferta y el transporte global de alimentos para animales, volviendo obsoleto el pienso de hojas. La mecanización de la agricultura, facilitada por combustibles fósiles, permitió el cultivo en lotes mucho más grandes, y llevó a la eliminación de los árboles y de las plantaciones en línea en las granjas.

Menos obvio, pero igual de importante, es que los combustibles fósiles transformaron la silvicultura misma. La cosecha de la madera, su procesamiento y transporte dependen hoy en día fuertemente de los combustibles fósiles, mientras que en otros tiempos se basaban enteramente en energía humana y animal, que a su vez proviene del consumo de biomasa. Fueron las limitaciones de estas fuentes de energía, de hecho, las que dieron lugar y forma al recepado a lo largo del mundo.

Imagen: Cosechando madera de árboles con sus copas podadas en Bélgica, 1947. Crédito: Zeylemaker, Co., Nationaal Archief (CCO)

Imagen: Transportando leña en el País Vasco. Fuente: Notes on pollards: best practices' guide for pollarding. Gipuzkoaka Foru Aldundía-Diputación Foral de Giuzkoa, 2014.

La madera se cosechaba y procesaba a mano, usando herramientas simples como cuchillos, machetes, corquetes, hachas, y (más tarde) sierras y serruchos. Como el trabajo necesario para cosechar los árboles a mano aumenta con el diámetro del tronco, era más conveniente y económico cosechar varias ramas, en vez de talar un par de árboles grandes. Adicionalmente, no había necesidad de dividir la madera recepada luego de su cosecha. Los vástagos se cortaban con una longitud aproximada de un metro, y se los ataba en haces, fáciles de manipular manualmente.

Fueron las limitaciones de estas fuentes de energía, de hecho, las que dieron lugar y forma al recepado a lo largo del mundo.

Para transportar la leña, nuestros antepasados dependían de carros tirados por animales, transitando caminos en general en mal estado. Esto significaba que, a menos que se los transportara por agua, la leña debía cosecharse en un radio de como mucho 15 a 30 kilómetros del lugar donde sería usada. ¹² Más allá de esas distancias, la cantidad de energía animal requerida para el transporte era mayor que la de la leña transportada, y hubiera tenido más sentido usar el campo para crecer la madera y no para alimentar al animal de carga. ¹³ Había algunas excepciones a esta regla. Algunas actividades industriales, como la producción de hierro o potasa, podían mudarse a bosques más distantes, dado que transportar hierro o potasa era más económico que transportar la leña necesaria para su producción. Sin embargo, en general los bosques recepados (y por supuesto, las plantaciones en línea) se encontraban en las inmediaciones de los asentamientos donde se emplearía su madera.

En resumen, el recepado surgió en un contexto con límites. Dado su crecimiento rápido y las diversas posibilidades de empleo del espacio, permitía maximizar la provisión de madera local en un área determinada. El uso de ramas pequeñas hacía su cosechado y transporte tan conveniente y económico como era posible.

¿Puede mecanizarse el recepado?

A partir del siglo veinte, la cosecha de madera se ha realizado con Motosierras, y desde los 80, cada vez más con vehículos poderosos que, en solo minutos, pueden talar árboles enteros y cortarlos en el mismo lugar. Los combustibles fósiles también permitieron mejor la infraestructura de transporte, dándonos acceso a reservas de madera que hasta entonces eran inalcanzables. En consecuencia, la leña puede cultivarse hoy en día en un lugar, y transportarse al otro extremo del mundo para su consumo.

El uso de combustibles fósiles agrega emisiones de carbono a lo que solía ser una actividad carbono-neutral. Pero mucho más importante es que ha llevado la producción de madera a una escala mucho más grande y menos sustentable. ¹⁴ El transporte usando combustibles fósiles destruyó la conexión entre oferta y demanda que existía en la silvicultura regional. Si la provisión de madera es limitada, una comunidad no tenía otra opción que lograr un balance entre el cosechado y la capacidad de regeneración del bosque. Si no, se arriesgaban a quedarse sin leña, madera para construir, o pienso de hoja, y debía ser abandonada.

Imagen: Plantaciones de sauces recepados, cosechados mecánicamente. Poco tiempo luego del recepado (derecha), crecimiento de 3 años (izquierda). Crédito: Lignovis GmbH (CC BY-SA 4.0).

El cosechado enteramente mecanizado ha llevado a la silvicultura a una escala que es incompatible con las prácticas forestales sustentables. Nuestros antepasados no cortaban árboles enteros para leña, porque no era económicamente viable. Hoy en día la industria hace exactamente eso, porque gracias a la mecanización, es la opción más rentable. Comparado con la industria forestal, donde un trabajador puede cosechar hasta 60m3 de madera en una hora, el recepado es extremadamente labor intensivo. En consecuencia, no puede competir en un sistema económico que promueve el reemplazo de la labor humana por máquinas alimentadas con combustibles fósiles.

El recepado no puede competir en un sistema económico que promueve el reemplazo de la labor humana por máquinas alimentadas con combustibles fósiles.

Algunos científicos e ingenieros intentaron solucionar esto, empleando máquinas para cosechar árboles recepados. ¹⁵ La mecanización, sin embargo, no es fácil. El uso de máquinas solo resulta práctico y rentable en terrenos relativamente grandes de cultivo (> 1 ha), con árboles de la misma edad y especie, cosechados con un único propósito (generalmente, leña para producir energía). Tal como hemos visto, esto excluye otras formas posible de administración del recepado, tal como árboles de usos múltiples y plantaciones en línea. Si uno agrega el uso de combustibles fósiles para su transporte, el resultado es un tipo de manejo industrial del recepado que ofrece pocas ventajas.

Imagen: Árboles recepados a lo largo de un arroyo en 's Gravenvoeren, Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

El manejo sostenible de los bosques es esencialmente local y manual. Esto no significa que debamos repetir el pasado para hacer sostenible nuevamente el uso de biomasa. Por ejemplo, la distancia a las fuentes de madera puede ser mayor si usamos medios de transporte de bajo consumo energético, como bicicletas de carga o teleféricos, que pueden operarse sin necesidad de combustibles fósiles. Las herramientas manuales también mejoraron mucho en términos de eficiencia y ergonomía. Podríamos usar inclusive motosierras con biocombustibles – un uso mucho más realista que en motores de vehículos. ¹⁶

El pasado vive

Este artículo comparó la producción industrial de biomasa, con las formas históricas de manejo de bosques en Europa, pero la realidad es que no necesitamos mirar al pasado para encontrar inspiración. El 40% de la población mundial consiste en gente en sociedades de bajos recursos, que aún queman madera para cocinar, calentar el agua o el hogar. En vez de consumir madera producida industrialmente, obtienen su leña de la misma forma que empleábamos en tiempos pasados, aunque las especies de árboles y las condiciones del entorno puedan ser bastante distintas. ¹⁷

Un estudio de 2017 calculó que el consumo de madera por parte de gente en sociedades “en desarrollo” – representando el 55% de la cosecha de madera, y entre el 9 y 15% de la energía consumida globalmente – es responsable por entre un 2 y 8% de los impactos climáticos de causa antropocéntrica. ¹⁸ ¿Por qué tan poco? Porque de acuerdo a los científicos, en sociedades en desarrollo, alrededor de dos tercios de la madera se cosecha en forma sostenible. La gente recolecta principalmente madera muerta, crecen una gran cantidad fuera de los bosques, aplican recepado y poda de copas, y prefieren darle usos múltiples a los árboles, que son demasiado valiosos como para ser cortados. Los motivos son los mismos que los de nuestros antepasados: la gente no tiene acceso a combustibles fósiles, y por lo tanto deben limitarse a la madera de procedencia local, que debe ser cosechada y transportada manualmente.

Imagen: Mujer africana transportando leña. (CC BY-SA 4.0)

Estos números confirman que la biomasa de por si no es el problema. Si el resto de la humanidad viviera como lo hace el 40% que aún quema biomasa regularmente, no tendríamos una crisis climática. Lo que es realmente insostenible es un estilo de vida con alto consumo energético. Claramente no podemos sostener una sociedad industrial de alta tecnología usando únicamente bosques recepados y plantaciones en línea. Pero lo mismo es cierto para cualquier otra fuente de energía, incluyendo el uranio o los combustibles fósiles.

Múltiples referencias: Unrau, Alicia, et al. Coppice forests in Europe. University of Freiburg, 2018. // Notes on pollards: best practices’ guide for pollarding. Gipuzkoako Foru Aldundia-Diputación Foral de Gipuzkoa, 2014. // A study of practical pollarding techniques in Northern Europe. Report of a three month study tour August to November 2003, Helen J. Read. // Aarden wallen in Europa, in “Tot hier en niet verder: historische wallen in het Nederlandse landschap”, Henk Baas, Bert Groenewoudt, Pim Jungerius and Hans Renes, Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed, 2012. ↩︎
Logan, William Bryant. Sprout lands: tending the endless gift of trees. WW Norton & Company, 2019. ↩︎
Holišová, Petra, et al. “Comparison of assimilation parameters of coppiced and non-coppiced sessile oaks”. Forest-Biogeosciences and Forestry 9.4 (2016): 553. ↩︎
Perlin, John. A forest journey: the story of wood and civilization. The Countryman Press, 2005. ↩︎
La mayor parte de esta información proviene de una publicación Belga (en idioma Holandés): Handleiding voor het inventariseren van houten beplantingen met erfgoedwaarde. Geert Van der Linden, Nele Vanmaele, Koen Smets en Annelies Schepens, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2020. For a good (but concise) reference in English, see Rotherham, Ian. Ancient Woodland: history, industry and crafts. Bloomsbury Publishing, 2013. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
A pesar de que el pienso de hoja se usaba a lo largo de toda Europa, era particularmente empleado en las regiones montañosas, como Escandinavia, los Alpes o los Pirineos. Por ejemplo, en 1850, 1,3 millones de cabras en Suecia consumieron un total de 190 millones de fajos de hojas caídas al año, provenientes de árboles no perennes, generalmente con sus copas podadas. Cosechar pienso de hoja precede el uso de heno como comida de invierno. Las ramas pueden cortarse con herramientas de piedra, mientras que hacen falta herramientas de bronce o de hierro para cortar paste. Mientras que el recepado y podado de copas solía realizarse en el invierno, el pienso de hojas se cosecha lógicamente en el verano. Atajos de pienso de hoja solían dejarse para secar sobre los árboles con copas podadas. Referencias: Logan, William Bryant. Sprout lands: tending the endless gift of trees. WW Norton & Company, 2019. // A study of practical pollarding techniques in Northern Europe. Report of a three month study tour August to November 2003, Helen J. Read. // Slotte H., “Harvesting of leaf hay shaped the Swedish landscape”, Landscape Ecology 16.8 (2001): 691-702. ↩︎
Wealleans, Alexandra L. “Such as pigs eat: the rise and fall of the pannage pig in the UK”. Journal of the Science of Food and Agriculture 93.9 (2013): 2076-2083. ↩︎
Información obtenida de varias publicaciones en idioma Holandés: Handleiding voor het inventariseren van houten beplantingen met erfgoedwaarde. Geert Van der Linden, Nele Vanmaele, Koen Smets en Annelies Schepens, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2020. // Handleiding voor het beheer van hagen en houtkanten met erfgoedwaarde. Thomas Van Driessche, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2019 // Knotbomen, knoestige knapen: een praktische gids. Geert Van der Linden, Jos Schenk, Bert Geeraerts, Provincie Vlaams-Brabant, 2017. // Handleiding: Het beheer van historische dreven en wegbeplantingen. Thomas Van Driessche, Paul Van den Bremt and Koen Smets. Agentschap Onroerend Erfgoed, 2017. // Dirkmaat, Jaap. Nederland weer mooi: op weg naar een natuurlijk en idyllisch landschap. ANWB Media-Boeken & Gidsen, 2006. // Una buena fuente en Inglés es: Müller, Georg. Europe’s Field Boundaries: Hedged banks, hedgerows, field walls (stone walls, dry stone walls), dead brushwood hedges, bent hedges, woven hedges, wattle fences and traditional wooden fences. Neuer Kunstverlag, 2013. // Si las plantaciones en línea se usaban principalmente para la producción de madera, los árboles se plantaban a cierta distancia unos de otros, recibiendo más luz, y por lo tanto aumentando la producción de madera. Si se las usaba principalmente como barreras entre lotes, entonces se los plantaba más cerca unos de otros. Esto reducía el tamaño de la cosecha, pero incentivaba un crecimiento más espeso. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
De hecho, los bosques recepados pueden tener también una función dada por su ubicación: podían ubicarse en los alrededores de una ciudad o asentamiento, y formar un obstáculo impenetrable para atacantes, vengan a pie o a caballo. No podían ser destruidos fácilmente con dispares, a diferencia de una pared. Fuente: ⁵ ↩︎
Los Tilos se usaba inclusive para prevenir incendios. Se los plantaba al lado de los hornos para prevenir que las chispas llegaran a las pilas de leña, heno, o a los techos de paja. Fuente: ⁵ ↩︎
El hecho de que los setos y árboles sean más difíciles de mover que las cercas de madera muerta y los postes, también tiene ventajas prácticas. En Europa, y hasta la era Francesa, no había registros de tierra, y los límites se marcaban físicamente sobre el terreno. El trabajo del topógrafo quedaba sellado con el plantado de un árbol, mucho más difícil de mover en forma sigilosa que un poste o una cerca. Fuente: ⁵ ↩︎
Y en caso de poder transportarla distancias mayores por agua, la madera debía ser cosechada unos 15 a 30 km del río o la costa. ↩︎
Sieferle, Rolf Pieter. The Subterranean Forest: energy systems and the industrial revolution. White Horse Press, 2001. ↩︎
Para ver distintas escalas de la producción de madera: Jalas, Mikko, and Jenny, Rinkinen. “Stacking wood and staying warm: time, temporality and housework around domestic heating systems”, Journal of Consumer Culture 16.1 (2016): 43-60. // Rinkinen, Jenny. “Demanding energy in everyday life: insights from wood heating into theories of social practice.” (2015). ↩︎
Vanbeveren, S.P.P., et al. “Operational short rotation woody crop plantations: manual or mechanised harvesting?” Biomass and Bioenergy 72 (2015): 8-18. ↩︎
Sin embargo, las motosierras tiene efectos adversos en algunas especies de árboles, tales como una reducción del crecimiento, o la transmisión de enfermedades. ↩︎
Múltiples fuentes que tratan sobre prácticas forestales tradicionales en África: Leach, Gerald, and Robin Mearns. Beyond the woodfuel crisis: people, land and trees in Africa. Earthscan, 1988. // Leach, Melissa, and Robin Mearns. “The lie of the land: challenging received wisdom on the African environment.” (1998) // Cline-Cole, Reginald A. “Political economy, fuelwood relations, and vegetation conservation: Kasar Kano, Northerm Nigeria, 1850-1915.” Forest & Conservation History 38.2 (1994): 67-78. ↩︎
Múltiples referencias: Bailis, Rob, et al. “Getting the number right: revisiting woodfuel sustainability in the developing world.” Environmental Research Letters 12.11 (2017): 115002 // Masera, Omar R., et al. “Environmental burden of traditional bioenergy use.” Annual Review of Environment and Resources 40 (2015): 121-150. // Study downgrades climate impact of wood burning, John Upton, Climate Central, 2015. ↩︎

Pasado y futuro de los molinos de viento industriales molino aserrador

Thu, 08 Oct 2009 00:00:00 +0000

Imagen: Wikipedia Commons.

En los años 30 y 40 del pasado siglo, mucho tiempo después que las máquinas a vapor hubieran dejado obsoleta la energía eólica, investigadores científicos holandeses se obstinaron en mejorar el ya de por sí complejo molino de viento tradicional.

Los resultados fueron espectaculares y no hay duda de que hoy en día un ejército de ecogeeks los podría mejorar aún más. ¿Sería factible volver a impulsar el molino industrial de viento y convertir de nuevo energía cinética directamente en energía mecánica?

En 1850 los Países Bajos albergaban 5 veces más molinos de viento que aerogeneradores que hoy existen

Hace más de 900 años, la Europa medieval se convirtió en la primera gran civilización que no funcionaba gracias a la fuerza muscular. Miles y miles de molinos de viento y norias transformaron radicalmente la industria y la sociedad. Fue una revolución industrial totalmente alimentada por energía renovable – con lo que hoy solo podemos soñar.

El viento y el agua movían los molinos que eran, en esencia, las primeras fábricas de la historia. Se trataba de un edificio, una fuente de energía, la maquinaria y los empleados, y de ellas salía un producto.

Los molinos de viento y las norias no eran tecnologías nuevas – ambas máquinas aparecieron en la Antigüedad y las que se usaban en los inicios de la Edad Media no diferían técnicamente de aquellas. Sin embargo, antiguas civilizaciones como la griega y la romana apenas las utilizaron, posiblemente por razones religiosas, y debido a la más que suficiente mano de obra esclava.

Agua versus viento

Los molinos movidos por el agua fueron, en general, más importantes y numerosos que los molinos de viento. Esto era lógico ya que la tecnología que emplean es más simple y fiable. El caudal de un río puede cambiar según las estaciones, pero los ríos casi siempre conservan algo de corriente. Por otra parte, haciendo uso de los canales y compuertas, el flujo del agua podía ser controlado con precisión para proporcionar la velocidad o carga requerida por los mecanismos situados dentro del edificio del molino.

Fuente: \"Molenbouw: het staande werk van de bovenkruiers\", Anton Sipman, 1975.

El viento, por el contrario, no siempre sopla. Cuando lo hace, su velocidad y dirección puede cambiar repentínamente y los molinos no disponían de un método eficiente para controlar su fuerza, al menos no, en la época medieval. La presencia de molinos movidos por agua se multiplicó en Europa desde finales del siglo XI y en tan solo 200 años casi todas las energías disponibles en ríos y arroyos fueron empleadas. Sin embargo, no todas las regiones eran aptas para instalar molinos de agua. Las razones bien podían ser la escasez de suficientes recursos hídricos (como España), demasiado llana y ríos de insuficiente corriente (como en los Países Bajos y tierras bajas de Inglaterra) o que los ríos se congelaban durante el invierno (como en Escandinavia, Rusia y Alemania).

En estos países, los molinos de viento aparecieron en el siglo XIII y se extendieron rápidamente. Posteriormente, incluso en las regiones que tenían suficientes recursos hídricos, se construyeron molinos de viento lo que evidenciaba el uso exhaustivo que se hac¡a de rios y corrientes.

¿De cuantos molinos estaríamos hablando…?

La cantidad de molinos de viento que existían a principios de la Edad Media sigue siendo una incógnita, ya que los pocos indicios que han podido estudiarse no permiten discernir si eran molinos movidos por agua o por viento. Por ejemplo, sabemos que en 1300 existían entre 10.000 y 12.000 molinos en el Reino Unido, pero no sabemos cuántos de ellos eran movidos por el viento (debian haber sido una minoría).

Solo se disponen de datos individuales de molinos de viento, que comienzan a aparecer a finales del siglo XIII. Es sólo de los siglos XVIII y XIX, período en el que la tecnología del molino de viento se expande, cuando aparecen registros inventariados más precisos.

En 1750, habían de 6.000 a 8.000 molinos de viento en los Países Bajos, de estos en 1850 existían 9.000. A título de comparación, esto significa casi 5 veces más que los aerogeneradores allí instalados hoy en d¡a (1.974 turbinas en septiembre de 2009). El Reino Unido tenía entre 5.000 y 10.000 molinos de viento en 1820. Francia, en 1847, disponía de 8.700 molinos de viento y 37.000 molinos de agua.

En 1895, Alemania tenía 18.242 molinos de viento. (Hoy posee alrededor de 18.000 aerogeneradores). Finlandia por su parte tenía 20.000 molinos de viento en 1900. En Portugal, España, diversas islas del Mediterráneo, muchos países de Europa Oriental y países escandinavos tambien existía una ingente cantidad de molinos de viento. La cantidad total de molinos de viento en Europa se ha estimado en unos 200.000 (en su punto de máxima expansión), frente a unos 500.000 movidos por agua. Los molinos se construian en el campo y en las ciudades, e incluso en las paredes de los castillos y fortificaciones para as¡ atrapar mejor el viento.

Alrededor de 1600, aparecieron nuevas aplicaciones para los molinos de viento; aserraderos, papeleras, molinos de mostaza, de tabaco,…

En un principio, la única función de los molinos era la molienda del grano y en menor medida el bombeo de agua para la desecación de zonas pantanosas (para ello debían conectarse auna noria de vaciado o a un tornillo de arquímedes).

El pan y la avena eran la base de la dieta en la Edad Media (la carne, el pescado y las verduras sólo eran asequibles para los ricos) y todo el grano debía molerse. Para que una familia tubiera harina suficiente era preciso que una persona pasara dos horas al día moliendo a mano. Molinos de viento para maíz se destinaron a la fabricación de ginebra holandesa y otros licores.

La molienda del grano continuaba siendo la función más importante de los molinos de viento. Para hacerse una idea en 1900, toda la cosecha de trigo de Europa del Norte fue tratada por molinos de viento en los Países Bajos, Dinamarca y Alemania. Sin embargo, alrededor del año 1600, aparecieron muchas de las nuevas aplicaciones industriales de los molinos; aserraderos, papeleras, molinos de mostaza, de tabaco,…

Nuevas aplicaciones

Se utilizaron los molinos para el descascarillado de la cebada y del arroz, la molienda de la malta, el prensado de la aceituna para extraer su aceite y el prensado de diferentes semillas como la linaza, la semilla de colza y semillas de cáñamo que daban aceite para hornillos y para el alumbrado. También hubo molinos de cacao, de mostaza, de pimienta (utilizado también para otras especias), incluso molinos de tabaco y rapé.

Fuente: Penterbak.

Además de la producción de alimentos, dos aplicaciones importantes de la tecnología del molino de viento eran la obtención de papel (usando cuerdas y las velas de los barcos como materia prima) y el aserrado de madera. Los molinos fueron utilizados también para triturar yeso (necesario para fabricar cemento), triturar mortero, drenar las minas, ventilar pozos (e incluso una cárcel), pulir vidrio y en la fabricación de pólvora.

El distrito de Zaan

Uno de los desarrollos tecnologicos más importantes de la industria de la energía eólica se produjo en el distrito de Zaan, una región situada justo encima de Amsterdam en los Países Bajos. Si bien la zona esta rodeada por agua, su energía potencial era limitada, ya que la zona es casi plana, por lo que el flujo de los ríos es mínimo. El viento, sin embargo, es fuerte. Muchas de las aplicaciones de los molinos descritas anteriormente aparecieron por primera vez (y a veces única) en el distrito de Zaan. Se dice que la región fué la primera zona industrializada de la historia.

Imagen: El distrito de Zaan.

Desde 1600 a 1750, los Países Bajos alcanzaron un importante poder económico y en ese periodo se construyeron en ella alrededor de 1.000 molinos (véase el mapa de la derecha). A los molinos se bautizan, como a los barcos.

Un elemento vital de la industria eólica en el distrito de Zaan fue el molino aserrador. La madera era necesaria para la construcción de viviendas, compuertas, barcos y por supuesto más molinos de viento. El aserrado mano era una tarea dura y lenta, los molinos aserradero reducian en gran medida el tiempo necesario para el proceso. Utilizando sierras de mano, en producir 60 vigas se empleaban 120 días hábiles, con energía eólica este proceso solo precisaba de 4 a 5 días (ver la imagen de abajo, mas aqui).

Un elemento vital de la industria eólica en el distrito de Zaan fue el molino aserrador. La madera era necesaria para la construcción de viviendas, compuertas, barcos y por supuesto más molinos de viento. El primer aserradero ( “Het juffertje” o “La señorita”) se construyó en 1596 en la ciudad de Zaandam, por Cornelis Corneliszoon. En 1630, se contaban 83 aserraderos al norte de Amsterdam, 53 de ellos localizados en el distrito de Zaan. El punto álgido se alcanzó en 1731 contabilizándose 450 aserraderos en los Países Bajos, 256 de ellos en el Zaan. En algunos casos, incluso la grúa usada para poder mover la madera de estas instalaciones, era impulsada por las velas.

Fuente: [Penterbak](http://penterbak.nl/deeenhoorn.html).

Otra temprana aplicación industrial de la energ¡a eólica en el distrito de Zaan, fue la producción de papel – motivado por la aparición de la imprenta. El primer molino de viento de fabricación de papel (“De Gans” o “El Ganso”) data de 1605 y en 1740 había 40 de ellos. A mediados del siglo XXVII, el molino papelero holandés se había perfeccionado en gran medida, lo que le permit¡a obtener un papel de mejor calidad, más blanco y en menor tiempo.

Un ejemplo que aún queda es “De Schoolmeester” (“El Maestro”), construido en 1692 (ver el cuadro de introducción y el interior más abajo). Los molinos eólicos de papel eran poco frecuentes en otros países, pero las versiones movidas hidráulicamente aparecieron ya en el siglo XI y se hicieron comunes – en Inglaterra, había 417 de ellos en 1800.

Solo unos pocos de los 1.000 molinos que sobreviven hoy en los Países Bajos son molinos de viento industriales. Contrariamente los molinos de drenaje y de maíz se mantuvieron económicamente viables durante mucho más tiempo. Otros molinos de viento notables en Zaan fueron los de rapé y tabaco (38 en 1795), los molinos de aceite (140 en 1731), los descascarilladores de cebada (65 en 1731), los destinados a fabricar colorantes (21 en 1731) y a producir cáñamo (20 en 1731). Los holandeses también construyeron cientos de molinos de viento en las Indias Occidentales para triturar caña de azúcar. Solo unos pocos de los 1.000 molinos que sobreviven hoy en los Países Bajos son molinos de viento industriales. Contrariamente los molinos de drenaje y de maíz se mantuvieron económicamente viables durante mucho más tiempo.

Energía de reserva: los animales

En muchos otros países europeos, funciones similares se llevaban a cabo principalmente con molinos de agua. Sin embargo, no todas las actividades impulsadas por ruedas hidráulicas lo hubiesen podido hacer con la energía del viento. La inconstancia del viento hacía a los molinos de viento no aptos para procesos que necesitaban una potencia de salida constante y fiable, como por ejemplo el fundido y forja de metal, afilado de herramientas o la extracción de minerales de las minas.

En los países donde el potencial de la energ¡a hidráulica era insuficiente, algunas de estas actividades se llevaban a cabo mediante animales, principalmente caballos. Los caballos también fueron utilizados como energía de apoyo en largos períodos de calma, con el fin de garantizar la entrega. Razón por la que en los Países Bajos en 1850, no solo había 1.800 molinos de viento para la molienda del maíz, sino también 1.300 molinos movidos con fuerza animal para la molienda de trigo sarraceno, cereal con un grano que requiere de una molienda mucho más constante.

Mas allá de los molinos y las factorias molino

Los primeros molinos medievales eran simples máquinas, derivados de las ruedas hidráulicas. Sin embargo, durante los siglos posteriores, los molinos de viento se convirtieron en una tecnología muy sofisticada. Los molinos de viento son máquinas mucho más complejas que las ruedas hidráulicas, a causa de la direccíon variable del viento. Los primeros molinos de viento, en la región que hoy es Irán y Afganistán, eran de tipo horizontal (eje vertical), y por lo tanto no era necesario adaptarlos para los cambios de dirección del viento. Pero estas maquinarias, mucho menos eficientes, nunca fueron utilizadas en Europa.

En un principio, los constructores de molinos medievales resolvieron el problema del viento variable mediante la colocación de la planta del conjunto sobre un eje central que se podía utilizar para encararlo al viento. Este fue el llamado “molino de poste” (a la derecha). Alrededor de la década de 1400, apareció un segundo tipo de molino de viento, en el que sólo la tapa y el eje de las velas manteniéndose estacionario el cuerpo de la planta. Este fue el llamado “molino de torre”, perfeccionado más tarde por los holandeses (ver el diagrama de la izquierda).

Los molinos de torre fueron el tipo de molino dominante en el Mediterráneo, aunque se trataban de máquinas menos eficientes con velas muy diferentes. Ya que permanecía inmóvil, el cuerpo principal del molino de torre podría ser construido a partir de piedra o ladrillo, lo que le confería mayor robustez. Ambos tipos continuaron en uso, pero paulatinamente muchos molinos de poste fueron reemplazados por molinos de torre desde el siglo XVII al siglo XIX.

Orientando las velas al viento

Hoy en día, los aerogeneradores se orientan frente al viento de forma automática por medio de equipos electrónicos. Cuando el viento es demasiado fuerte, la electrónica impide la rotación de las palas para evitar daños en la estructura. Los constructores de molinos medievales no tenían microchips y necesitaban encontrar otra solución.

Durante siglos, los molinos de viento se orientaban al viento a brazo. Esto se hacía mediante un gran madero en la parte trasera del molino (conectado a la escalera de la cola en el caso de un molino de poste), moviéndolo a la posición deseada, y fijándolo a uno de los doce postes de anclaje, que hundidos en el suelo formaban un círculo alrededor del molino.

Esta maniobra no era una tarea fácil, porque el cuerpo de un molino de poste debía moverse con el peso de toda la maquinaria interior. Algunos molinos fueron equipados con un cabrestante en el extremo del madero de gobierno, que se deslizaba a lo largo de un riel circular, lo que hizo la tarea un poco más fácil.

La parte superior de los molinos de torre se orientaban de una manera parecida, por medio de un madero mucho más largo – que llegaba hasta el suelo o hasta la terraza en el caso de un molino de torre de plataforma (en este caso). Alrededor del muro del molino se abrían unos orificios que permitían al molinero saber, si cambiaba el viento y en que dirección lo hacía.

El ajuste de las velas: una tarea ingente

La adaptación a las variaciones en la velocidad del viento era una operación aún más difícil. La maquinaria de la fábrica en el interior del molino requiere una velocidad de operación bastante precisa. Por ejemplo, los molinos de maíz funcionaban mejor de 50 a 60 giros por minuto ya que si superaban los 80 giros el grano se quemaba. Otro riesgo era que si las aspas giraban demasiado rápido, el molino de viento podía sufrir daños estructurales y derrumbarse. De nuevo, durante siglos, el molinero tuvo que realizar este ajuste a mano.

Plegando dos o incluso cuatro velas, o reduciendo la superficie vélica era posible adaptarse eficazmente a mayores intensidades de viento, pero con fuertes vientos esto debía haber consistido una tarea ingente. Básicamente, existen dos formas de ajustar la velocidad de giro a la variación de intensidad del viento. Las pequeñas diferencias de velocidad del viento pueden ser absorbidas, en el interior del molino, aumentando o disminuyendo la carga. Por ejemplo, en un molino de maíz, la adaptación a una mayor intensidad del viento se podría hacer mediante la ampliación de la zona de contacto entre las piedras de moler y añadiendo más grano. Debido a que la carga se incrementa, la velocidad de giro de las aspas se mantiene, a pesar de la mayor intensidad del viento.

Fuente: \"Dagboek van een molenaar\".

Sin embargo cuando el incremento de la intensidad del viento era demasiado grande, al molinero no le quedaba otra alternativa que salir de la fábrica y ajustar las velas. Los molinos de viento tradicionales no estaban equipados con palas, sino con aspas que consistían en un marco de madera cubierto de tela (en climas más fríos, el lienzo fue sustituido generalmente por listones de madera, que eran más fáciles de manejar en condiciones de frío intenso).

Plegando dos o incluso cuatro velas, o reduciendo la superficie vélica era posible adaptarse eficazmente a mayores intensidades de viento, pero con fuertes vientos esto debía haber consistido una tarea ingente. Al menos dos aspas debían situarse en posición vertical y frenar el giro para que el molinero, trepando a las aspas, pudiera plegar la tela. Con el riesgo de que si fallaba el freno mientras el molinero se encontraba en el aspa, esto lo podría poner en difícil situación. Izar y plegar las lonas de las cuatro aspas también era una labor obligada al principio y al final de cada jornada de trabajo.

Durante la segunda mitad del siglo XVIII, se desarrollaron varias técnicas complejas, pero eficaces que posibilitaron que un molino de viento tradicional funcionara con poca atención, al menos en lo que concierne a cambios en la intensidad y dirección del viento. En 1745, el herrero Inglés Edmund Lee inventó el “autoregulador de dirección” o “veleta”, un dispositivo que orienta automáticamente la posición de los molinos frente al viento. Consistía en una cola de milano (dos colas de milano para las grandes molinos de viento) y un engranaje.

Durante la segunda mitad del siglo XVIII, se desarrollaron varias técnicas complejas, pero eficaces que posibilitaron que un molino de viento tradicional funcionara con poca atención

Una cola de milano se puede describir como un molino de viento auxiliar que se instala detrás de las aspas, en un ángulo recto con ellas. Si la dirección del viento cambia , al llegar a la cola de milano, hace girar el molino hasta que las velas principales se sitúan de nuevo frente al viento. La cola de milano está conectada una rueda móvil en la tapa de la torre (en el caso de un molino de torre, por encima) o alrededor del edificio (en el caso de un molino de poste, ver foto). Las colas de milano posteriormente fueron utilizadas para las bombas de agua eólicas en los EE UU, pero como estos artefactos son muy ligeros no necesitan de ningún engranaje para orientarse.

Imagen: Una cola de milano. Fuente: Wikipedia Commons.

La veleta no sólo hizo que el manejo del molino fuera mucho más fácil, sino que también contribuyó a aumentar la potencia de salida ya que parte sustancial de la energía se perdía debido a las pequeñas variaciones en la dirección del viento, pues el molinero no siempre tenía tiempo (o ganas) para adecuar el molino de viento a cada pequeño cambio.

Control automático de: velas de resorte y de patente

Casi al mismo tiempo que se inventaron la cola de milano y el regulador de viento, aparecieron unos mecanismos que tenían como objetivo adaptar automáticamente las aspas a los vientos variables.

Esto permitió en 1772 el desarrollo de las llamadas “aspas de resorte”, inventadas por el constructor de molinos escocés Andrew Meikle. En las aspas de resorte, la lona se sustituye por decenas de lamas como las de una cortina veneciana. Cada una de las lamas es controlada por un resorte.

Cuando el viento aumenta, supera la fuerza del resorte y libera la lama, dejando que el viento circule a través y provoque la desaceleración de las aspas. Cuanto más fuerte sea el viento, más lamas se abren. Cuando la velocidad del viento disminuye, los resortes cierran las lamas, que unidas forman de nuevo una superficie uniforme. Todo este proceso facilita que las aspas giren con una velocidad de rotación similar a cualquier intensidad del viento.

Imagen: Las aspas de patente.

Imagen: Aspas de resorte.

Image: Controlador de giro de aspas.

El problema con las aspas de resorte es que las tensiones de los muelles (que están todos conectados entre sí mediante un largo listón) tienen que ser ajustados previamente en función de la velocidad del viento esperado y la potencia requerida. Una vez establecido, no es posible hacer ajustes, mientras las aspas giran.

Esto fue resuelto en 1789 por Stephen Hooper, quien introdujo unas lamas que podían ajustarse desde el suelo, manualmente, mediante una cadena sin necesidad de parar el molino (“controlador de giro de aspas”). El sistema, sin embargo, era demasiado complicado. La mejora definitiva a las aspas de lamas regulables llegó en 1807 cuando William Cubit unió unos contrapesos a la cadena de ajuste de las aspas de resorte, que hacía que el control de las aspas fuese totalmente automático, sin la complejidad del método de Hooper – éstas fueron llamadas aspas de patente.

Aspas de Berton

El único problema que resultaba era que las aspas de patente tenían un rendimiento más bajo que las aspas normales, a resultas era común que se combinaran dos aspas de patente con dos aspas normales como un compromiso entre la manipulación y la eficiencia. En 1848, el francés Berton sustituyó las múltiples lamas pequeñas por un menor número de lamas que operan longitudinalmente de acuerdo con el mismo principio, un método interesante que contribuía a una construcción más sólida y a un mejor rendimiento aerodinámico (“Velas Berton)“, ver imagen abajo).

Imagen: Aspas de Berton.

Además, el sistema podía ser ajustado por el molinero desde el interior del molino. En 1860, Catchpole introdujo los frenos de neumáticos, que eran un medio muy eficaz para frenar automáticamente las velas en un vendaval. En el interior del molino, un regulador centrífugo automático sustituyó al regulador manual de la distancia entre las piedras de molienda.

El molinero trabajaba día y noche cuando había una buena brisa. Los molineros estaban exentos, incluso, del obligado reposo del domingo. Del mismo modo que con la aparición de la cola de milano, los reguladores de aspas no sólo mejorararon el manejo del molino de viento, sino también la potencia de salida. Al desaparecer la necesidad de que el molinero estuviera de pie en el suelo para fijar o desplegar las velas, el eje de las aspas podía ser instalado más alto con lo que el molino podía beneficiarse de intensidades del viento superiores (los holandeses habían resuelto este problema antes gracias a la construcción de molinos torre, donde las aspas situadas a mayor altura podían ser practicables desde una plataforma elevada).

Por supuesto, los reguladores de aspas y otros sistemas automáticos no resolvían el problema de la ausencia de viento – es por eso que el molinero trabajaba día y noche cuando había una buena brisa. Los molineros estaban exentos, incluso, del obligado reposo del domingo.

Potencia de salida de un molino de viento

Otra mejora importante fue la introducción del hierro fundido en la fabricación del engranaje. Esto sucedió en 1755, sólo diez años después de la introducción del control de orientación, por John Smeaton. Durante siglos, todos los engranajes en el interior del molino eran de madera. De ello se derivaba una gran pérdida de energía.

Mediciones realizadas por los holandeses en la década de 1930, en un molino de viento de drenaje construido en 1648, mostró que el molino genera alrededor de 40 caballos de potencia en el eje principal pero sólo el 15,6 caballos de fuerza a las máquinas – una eficiencia de sólo el 39 por ciento. Casi dos tercios de la energía generada se pierde en la transmisión. Molinos de drenaje tenían un rendimiento ligeramente mayor, alrededor del 50 por ciento.

El uso de hierro fundido (y luego acero) no sólo mejoró la eficiencia de la maquinaria, sino que también permitió la construcción de grandes molinos de viento. El uso de la madera limitó el diámetro del aspa a unos 30 metros, medida común en el siglo XVII. La longitud máxima de un aspa (más del doble de la longitud de una pala) era de unos 30 metros, porque no había troncos más grandes disponibles. Sólo en la segunda mitad del siglo XIX llegó a ser utilizado el hierro para las velas y el eje principal.

Las innovaciones llegaron demasiado tarde

Lamentablemente, muchas de las importantes mejoras tecnológicas llegaron a los molinos de viento demasiado tarde. A finales del siglo XVIII, casi al mismo tiempo que estas innovaciones aparecían, un molino de maíz se pasaba de la energía eólica a la energía de vapor y acompañándole, el negro humo. Hacia 1850, los molinos movidos a vapor se hicieron comúnes y la importancia de los molinos de viento comenzó a disminuir. Para empeorar las cosas, las colas de milano, las aspas regulables y la rigidez del hierro que tanto había costado implantar, en muchos países y regiones, nunca se llegaron a utilizar.

La longitud máxima de un aspa (más del doble de la longitud de una pala) era de unos 30 metros, porque no había troncos más grandes disponibles. Las aspas Berton sólo se aplicaron en Francia, las aspas de patentes se utilizaron principalmente en Inglaterra. Aunque los ejes de hierro hubieran posibilitado la construcción de grandes aspas, eso nunca sucedió. El molino torre más alto jamás construido, lo fue enteramente en madera. Se encontraba en los Países Bajos y fue construido en 1899 (“De Hoop” o “La Esperanza” en Prinsenhagen, ahora la ciudad de Breda). Medía 38 metros de altura, con unas aspas de 27 metros de diámetro. La cubierta y las aspas fueron retirados en 1929, pero la torre aún puede verse.

El molino de viento más grande jamás construido

Los dos molinos de viento holandeses con el mayor diámetro de aspas, están en el Golden Gate Park, en San Francisco, construidos entre 1903 y 1905. El más grande de ellos, llamado “molino de viento Murphy”, alcanza 29 metros de alto con aspas de 35 metros de diámetro. Los ejes principales se obtuvieron de un único tronco – en los EE UU había árboles más grandes. Sin embargo, su maquinaria es de hierro fundido. Este molino bombea hasta 150.000 litros de agua por día para regar el parque. El molino de Murphy fue reemplazado por una bomba eléctrica años más tarde y empezó degradarse.

El declive de los molinos de viento fue lento, sobre todo en los Países Bajos – los holandeses incluso prefieren usar los molinos de viento, con máquinas de vapor auxiliar a molinos de vapor en su totalidad. En los Estados Unidos se construyeron más de 6 millones de bombas de agua impulsadas por el viento (con aspas anulares) entre los años 1850 y 1930. A pesar de todo algunos molinos de viento se levantaron después de 1900 en diferentes lugares. La atención se centró en las turbinas de viento generadoras de electricidad, y desde entonces, así ha sido.

Avances impresionantes en los años 1920 y 1930

En los años 1920 y 1930, sin embargo, cuando los molinos de viento habían dejado de trabajar en casi toda Europa, en Holanda se inició un programa de investigación que condujo a la evolución final de los clásicos molinos de viento. En 1923 se fundó la Sociedad Holandesa del Molino de viento, con el objetivo de mejorar el rendimiento de los molinos de viento generando energía mecánica. Entre los miembros fundadores estaban los hermanos Dekker, afamados constructores de molinos. Los resultados fueron espectaculares.

A finales de la década de los años 20 del pasado siglo, la potencia máxima de un molino de viento se duplicó desde 50 cv hasta 100 cv. A través de la aplicación de los principios de la aeronáutica y el uso de láminas de metal (básicamente equipando a los tradicionales molinos de viento con aspas similares a las de los aerogeneradores modernos) a finales de la década de los años 20 del pasado siglo, la potencia máxima de un molino de viento se duplicó desde 50 cv hasta 100 cv. En la década siguiente más de 70 molinos de viento fueron equipados con las nuevas “aspas Dekkerizadas”. Por otra parte, las mejoras en la maquinaria redujo las pérdidas de energía y permitió a estos molinos de viento generar mayor potencia a velocidades más bajas.

Duplicar la producción de energía

Las pruebas realizadas en 1939 por el Comité Prinsenmolen demostraron que un molino de viento mejorado podía empezar a girar con una velocidad del viento de 3,5 a 4 m/s en comparación con 5 a 6 m/s del los normales. A 5,5 m/s se observó que su potencia era igual a la de un molino normal a 8 m/s.

Esto significaba que, mientras que un molino de viento tradicional podría ser utilizado durante aproximadamente 2.671 horas al año en los Países Bajos, el nuevo diseño aerodinámico permitía operar un total de 4.442 horas al año, lo que significaba casi duplicar la producción anual de energía. El molino de viento mejorado tenía dos ventajas, una mayor producción a una velocidad del viento dada, y más horas de trabajo gracias a la posibilidad de utilización de vientos más suaves. El mayor rendimiento se extrajo de esta última cualidad , ya que con vientos más fuertes las aspas del molino de viento mejorado debían detenerse antes.

En los años 1920 y 1930, cuando los molinos de viento había dejado de trabajar en casi toda Europa, en Holanda se inició un programa de investigación que condujo a la evolución final de los clásicos molinos de viento.

Posteriores mejoras en la década de 1930 introducidas por Chris van Bussel, Kurt Bilau, GJ Ten Have, Van Riet, P.L. Fauël (foto de la izquierda), y Sabinin Yurieff, llevaron a un molino de viento, instalado en 1940 y demolido en 1960, a conseguir un máximo de dos veces y media la potencia de salida de los molinos de viento con las aspas tradicionales: 125 caballos de fuerza. Mas tarde, la Segunda Guerra Mundial detuvo nuevas investigaciones y después de la guerra, al igual que el resto del mundo, los holandeses dirigieron su atención a la generación de electricidad.

Volver a los molinos de viento tradicionales?

Hoy en día, los molinos de viento y ruedas hidráulicas que convierten directamente la energía cinética en energía mecánica se consideran obsoletos, y mientras algunos han sobrevivido, no tienen una función comercial en los países desarrollados. Las turbinas eólicas convierten la energía renovable ahora en electricidad, que más tarde podría volver a convertirse en energía mecánica.

Naturalmente, es imposible hacer funcionar un televisor de pantalla plana o un ordenador portátil con la energía mecánica, pero muchos otros procesos, aún podrían ser llevados a cabo de esta manera pasada de moda. El grano todavía debe molerse, la madera aún tiene que ser aserrada, las semillas todavía tienen que ser prensadas, pero ahora utilizamos electricidad para mover las máquinas que realizan el mismo proceso. Esta electricidad puede ser obtenida mediante modernos aerogeneradores, u otras fuentes de energía renovables, y ese es el futuro escenario que casi todo el mundo contempla.

Una conversión directa de la energía cinética en energía mecánica sería mucho mas eficiente porque hay menos pérdida de energía. Esto significa que debemos construir menos centrales de energía renovable para obtener el mismo trabajo realizado. Sin embargo, una conversión directa de la energía cinética en energía mecánica sería mucho mas eficiente porque hay menos pérdida de energía. Esto significa que debemos construir menos centrales de energía renovable para obtener el mismo trabajo realizado. Invertir unos cuantos millones en alta tecnología de aerogeneradores, cubrir los desiertos con plantas de energía solar y desarrollar una red inteligente suena atractivo, pero la cuestión es si hay suficientes materias primas, energía y recursos financieros disponibles para que estos sueños se hagan alguna vez realidad. Además, los molinos de viento que convierten la energía cinética directamente en trabajo mecánico pueden funcionar sin necesidad de tierras raras.

Molinos de viento tradicionales de alta tecnología

En un registro más positivo, los tradicionales molinos de viento podrían mejorarse enormemente con los materiales y conocimientos actuales. Los engranajes y las aspas pueden ser de acero o de aluminio, lo que mejoraría en gran manera su eficiencia, aparte de hacerlos resistentes al fuego. Muchos molinos de viento se incendiaron debido a la gran cantidad de madera usada en ellos. Por supuesto, también la maquinaria en el interior del molino podría hacerse ahora mucho más eficiente.

Los molinos de viento se pueden construir mucho más grandes y por lo tanto hacerlos más potentes. Para hacernos una idea, en 2005, los holandeses construyeron otro molino de viento tradicional, que generaba electricidad – el “Noletmolen” en Schiedam. Se encuentra a casi 42 metros de altura con aspas de 30 metros de diámetro, ligeramente inferior al molino de Murphy en San Francisco. Fue construido con intención promocional por una destilería (la ciudad cuenta con 5 molinos históricos construidos para producir ginebra holandesa). Aunque la planta no es realmente un “molino”, se construyó siguiendo un diseño tradicional, pero utilizando materiales de alta tecnología y velas. El resultado es una potencia de más de 200 caballos en el eje principal.

Una visión ecotech

La energía de respaldo o seguridad que un molino de viento tradicional necesita, puede ser entregada por un motor eléctrico en lugar de caballos (aunque podríamos trabajar solo cuando sopla el viento). No hay duda de que ahora, 70 años después, un ejército de ingenieros podría mejorar ostensiblemente las experiencias holandesas de la década de 1930. El resultado quizás no tendría el aspecto tan romántico como un molino de viento tradicional, pero a buen seguro que ser¡a muy útil.

Naturalmente, todo esto no pretende ser un alegato para eliminar la producción de electricidad, los aerogeneradores, o por ir más allá, toda la infraestructura eléctrica. Si bien es cierto que algunos procesos podrían ser energéticamente más eficientes si se hiciera una conversión directa de la energ¡a cinética en energ¡a mecánica.

Fuentes:

“Power from Wind: A History of Windmill Technology”, Richard L. Hills, 1994.
“Molens”, Frederick Stokhuyzen, 1962 (English summary here).
“Research inspired by the Dutch windmills: An account of an extensive programme of research and development”, The Prinsenmolen Committee, 1966
“Histoire générale des techniques”, Maurice Dumas, 1964
“Molendatabase” – pictures and descriptions (in Dutch) of windmills in the Netherlands. - “Natural sources of power”, Robert Steele Ball (1908)
“Geschiedenis van de techniek in Nederland, de wording van een moderne samenleving 1800-1890”, H.W. Lintsen, 1992
“Gevlucht”, Wikipedia Dutch
“History of technology”, “Energy conversion” and “Windmills”, Encyclopedia Britannica.
“An Encyclopedia of the History of Technology (Routledge Companion Encyclopaedias)”, Ian McNeil, 1990
“Wind, Water, Work: Ancient And Medieval Milling Technology (Technology and Change in History)”, Adam Lucas, 2005
“Handbook of Fluid Dynamics”, Richard W. Johnson, 1998
“The windmill as prime mover”, Alfred R. Wolff, 1885
“An experimental enquiry concerning the natural powers of water and wind to turn mills”, John Smeaton, 1760
“Groot Volkomen Moolenboek”, 1734
“Penterbak” - pictures
“Industriemolens” - pictures of industrial windmills in the Netherlands
“Windmills in Sussex”, Peter Hemming, 1936
“Windmills in Holland”, K. Boonenburg, 1951 (pdf)
“Windmill sail”, Wikipedia English
- “Origen y expansion de los molinos de viento en Espana”, José Ignacio Rojas Sola y Juan Manual Amezcua Ogayar, Interciencia, Vol.30, 2005
“The windmill: a medieval steam engine?”, John Langdon (pdf) - “The Evolution of Technology (Cambridge Studies in the History of Science”, George Basalla, 1989
“Windkraftanlagen: grundlagen, technik, einsatz, wirtschaftlichkeit”, Eric Hau, 2003
“European Route of Industrial Heritages”