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¿Como diseñar un mercante a vela para el siglo 21?

Tue, 11 May 2021 00:00:00 +0000

En alta mar a boro del velero *Garthsnaid*. Vista desde la jarcia. Foto de Allan C. Green, alrededor de 1920.

Los veleros son un ejemplo de sostenibilidad “de manual”. Durante al menos 4.000 años, los buqes a vela han transportado pasajeros y carga por los mares y océanos de la tierra sin consumir siquiera una gota de combustibles fósiles. Si queremos seguir viajando y comerciando globalmente en una sociedad de bajas emisiones de carbono, los veleros son la alternativa lógica a los actuales buques mercantes, bien sean portacontenedores o cargueros y también a los aviones.

Sin embargo los mercantes a vela no son, por definición, una tencnología neutra en emisiones de carbono. Durante la mayor parte de la historia, los buques a vela fueron construidos en madera, pero entonces bosques enteros eran talados para esos barcos y esos árboles a menudo no volvían a crecer. Al final del siglo diecinueve y principios del veinte los buques a vela empleaban cada vez más el acero, material que también tiene una significativa huella de carbono.

La neutralidad en carbono de la vela en el siglo 21 es aún más esquiva. Esto se debe a que la humanidad ha cambiado profundamente desde la Era de los Grandes Veleros. Comparado con nuestros antecesores, hemos aumentado nuestras exigencias de seguridad, confort, comodidad y limpieza. Estas nuevas exigencias son difíciles de conseguir a menos que el barco cuente con un motor y un generador diesel a bordo.

El renacimiento del transporte a vela

El transporte marítimo a vela ha tenido un modesto renacimiento en la última década, especialmente en lo que a mercancías se refiere. En 2009 la compañía Holandesa Fairtransport empezó a transportar carga entre Europa y América con el Tres Hombres, un velero mercante construido en 1943. La compañía continúa su actividad a la hora de escribir este artículo y tiene un segundo barco en servicio desde 2015, el Nordlys (construido en 1873).

Desde entonces otros se han unido a la actividad del transporte a vela. En 2016 la compañía alemana Timbercoast empezó a enviar carga con el Avontuur, un buque construido en 1920. ¹ En 2017, la francesa Blue Schooner Company empezó a transportar mercancías entre Europa y América con el Gallant, un velero construido en 1916. ² Todos estos barcos a vela fueron construidos en los siglos diecinueve o veinte y restaurados en una fecha posterior. Sin embargo, un renacimiento de la marina a vela no puede basarse sólo en veleros históricos, porque no hay suficientes. ³

El Noach, construido en 1857.

En el momento de escribir este artículo, hay al menos dos veleros de carga en desarrollo que están siendo construidos desde cero: el Ceiba y el EcoClipper500. El primero está siendo construido en Costa Rica por una compañía llamada Sailcargo. Está construido en madera e inspirado en un velero Finlandés del siglo veinte. El segundo está siendo diseñado por una compañía llamada EcoClipper y liderada por uno de los fundadores de la holandesa FairTransport, Jorne Langelaan. Su EcoClipper500 es una réplica en acero de un Clipper Holandés de 1857: el Noach.

“Los diseños tradicionales no son necesariamente mejores”, dice Jorne Langelaan, “pero cuando se usa un diseño probado, uno puede estar seguro de sus prestaciones. Un diseño nuevo es más una apuesta; además en los siglos 20 y 21 la tecnología de los veleros ha evolucionado hacia diseños más veloces, lo que es una historia completamente diferente a los veleros que tienen que ser capaces de llevar mercancías.”

Los barcos a vela son más económicos

Estos dos barcos – uno en construcción y otro en fase de diseño – tienen el potencial de hacer el transporte marítimo mucho más económico de lo que es hoy en día. Esto es porque tienen mucha más capacidad de carga que los buques a vela que están operando actualmente. Un barco un poco más grande aumenta su capacidad de carga más que proporcionalmente.

El EcoClipper500 es una réplica a tamaño real del Noach.

El Ceiba, de 46 metros de eslora, está propulsado por 580 m2 de vela y puede llevar 250 toneladas de carga. El EcoClipper500 con 60 metros de eslora está propulsado por casi 1,000 m2 de tela y puede cargar 500 toneladas. En comparación, el Tres Hombres no es mucho más pequeño con 32 metros de eslora, pero sólo puede llevar 40 toneladas de carga – doce veces menos que el EcoClipper500. Un barco más grande es también más rápido y ahorra mano de obra. El Tres Hombres necesita siete tripulantes, mientras que el EcoClipper500 sólo lleva una dotación ligeramente superior con 12 tripulantes.

Análisis del ciclo de vida de un buque a vela

Aunque el EcoClipper500 está todavía en fase de diseño, será el protagonista de este artículo. El motivo es que la compañía realizó un estudio del ciclo de vida del velero antes de construirlo. ⁴ Por lo que yo se, este es el primer estudio que se hace del ciclo de vida de un buque. El estudio desvela que se producen unas 1.200 toneladas de carbono para construir el barco.

La mitad de esas emisiones se generan durante la producción del acero y aproximadamente un tercio de las mismas se generan en los procesos de trabajo del acero y otras actividades del astillero. Pinturas basadas en disolventes así como los sistemas eléctricos y electrónicos suman cada uno aproximadamente un 5% de las emisiones. Las emisiones producidas durante la fabricación de las velas no están incluidas porque no hay datos científicos disponibles, pero una cálculo aproximado (para velas basadas en fibra de aramida) muestra que su contribución total a la huella de carbono es muy baja. ⁵

El EcoClipper500 tiene una huella de carbono de dos gramos por tonelada y kilómetro, lo que es cinco veces inferior que la huella de carbono de un portacontenedores convencional.

Si estas 1.200 toneladas de emisiones fueran distribuidas durante un ciclo de vida estimado en 50 años, entonces el EcoClipper500 tendría una huella de carbono de unos 2 gramos de CO2 por tonelada-kilómetro de carga, concluye el investigador Andrew Simons, quien ha hecho el cálculo del ciclo de vida del barco. Esto es aproximadamente cinco veces menos que la huella de carbono de un portacontenedores convencional (10 gramos de CO2/tonelada-kilómetro) y tres veces menos que la huella de carbono de un carguero (6 gramos de CO2/tonelada_kilómetro). ⁶

Mirando a popa desde la arboladura del 'Parma' en fondeo. Alan Villiers, 1932-33. El trabajo de Villiers recoge con fidelidad el periodo marítimo histórico del inicio del siglo 20, cuando los veleros mercantes o Grandes Veleros estaban en rápida desaparición.

Transportar una tonelada de mercancías una distancia de 8.000km (aproximadamente la distancia entre el Caribe y Holanda) produciría 16 kg de carbono con el EcoClipper500, comparado con los 80 de un portacontenedores o los 48 de un carguero. Las proporciones son similares si consideramos otros factores ambientales como el agotamiento de ozono, ecotoxicidad, polución del aire y demás.

Aunque el velero lidera por un margen destacado, puede que no sea tan grande como parece. Primero porque, como Simons explica, hay motivos de escala. Un portacontenedores o carguero tiene la misma ventaja sobre el EcoClipper500 que el EcoClipper500 tiene sobre el Tres Hombres. Puede llevar mucha más carga – de media 50.000 toneladas en lugar de 500 toneladas – y requiere una tripulación sólo ligeramente mayor, de unas 20-25 personas. ⁷

Segundo, los buques propulsados por combustibles fósiles son más rápidos que los veleros, lo que significa que se necesitan menos barcos para transportar una cierta cantidad de carga en un periodo de tiempo dado. El diseño original en el que se basa el EcoClipper500 navegó entre Holanda e Indonesia entre 65 y 78 días, mientras que un portacontenedores lo hace en aproximadamente la mitad de tiempo (acortando por el Canal de Suez).

Construyendo una flota de veleros

Hay dos formas de bajar aún más las emisiones de carbono de los veleros en comparación con los portacontenedores o los graneleros. Una es construir los veleros en madera en lugar de acero, como el Ceiba. Si se vuelven a plantar los árboles cortados (cosa que han prometido los constructores del Ceiba), ese barco podría incluso considerarse como un colector de carbono.

Sin embargo, hay buenas razones por las que el EcoClipper500 se construirá en acero: la intención de la compañía es construir no sólo uno, si no una flota de veleros. Jorne Langelaan: “Hay muy pocos astilleros que pueden producir barcos de madera hoy en día. El acero permite construir una flota en un periodo de tiempo menor.”

Un posible compromiso sería una construcción híbrida, en la que un esqueleto de acero es recubierto en un fondo, costados y cubierta de madera. Andrew Simons: “Esto reduciría la huella de carbono de la construcción a la mitad. También sería posible hacer las superestructuras y algunas de las secciones de los mástiles y arboladura en madera en lugar de acero.”

Rociones sobre la cubierta principal del 'Parma'. Alan Villiers, 1932-33.

En el futuro, otra posibilidad de disminuir las emisiones de carbono por tonelada-kilómetro de un velero sería construirlos aún más grandes. Mientras el EcoClipper500 tiene una mayor capacidad de carga que los buques a vela en funcionamiento actualmente, está muy lejos de los gandes veleros jamás construidos.

Veleros históricos como el Great Republic (5,000 tonnes), el Parma (5,300 tonnes), el France II (7,300 tonnes), y el Preussen (7,800 tonnes), medían más de 100 metros de eslora y podían llevar más de 10 veces la carga del EcoClipper500. Langelaan ya sueña con un EcoClipper3000.

Pasajeros

La mayor parte de los buques mercantes que viajan por el mundo hoy en día pueden también aceptar pasajeros. A plena carga, el EcoClipper500 lleva 12 tripulantes, 12 pasajeros y 8 alumnos (pasajeros que están aprendiendo a navegar). Si la cubierta superior no se usa para carga, otros 28 alumnos pueden embarcar, así el velero puede llevar hasta 60 personas a bordo (con una disminución en el volumen de carga: 480 m3 en lugar de 880 m3).

La huella de carbono de los pasajeros asciende a 10 g por pasajero-km, comparado con los aproximadamente 100 g por pasajero-km en un avión.

En consecuencia, y como los transatlánticos han desaparecido, el EcoClipper500 también se convierte en una alternativa al avión. Según los resultados del estudio del ciclo de vida, la huella de carbono de los pasajeros en el EcoClipper500 ascendría a 10 gramos por pasajero-kilómetro, comparado con los aproximadamente 100 gramos por pasajero-kilómetro en un avión. Transportar un pasajero produce las mismas emisiones de carbono que llevar una tonelada de carga.

¿Motor o no?

Muy importante: el estudio del ciclo de vida del EcoClipper500 asume que no lleva motor diesel a bordo. En un velero, el motor diesel puede servir para dos cosas, que se pueden combinar. Primero, permite propulsar el barco cuando no hay viento o las velas no se pueden emplear, por ejemplo entrando o saliendo de puerto. Segundo, combinado con un alternador, un motor diesel puede producir electricidad para las necesidades de a bordo.

A lo largo de la historia el consumo de energía a bordo de un velero no era muy problemático. Había lumbre de leña para cocinar y calentarse y había velas y lámparas de aceite para la iluminación. No había neveras para conservar los alimentos, no había duchas ni lavadoras o lavaplatos, ni instrumentos electrónicos para la navegación o las comunicaciones ni bombas eléctricas para emplear en caso de vías de agua o fuego a bordo.

Sin embargo, hoy en día tenemos estándares más altos en seguridad, salud, higiene, confort térmico y comodidades. El problema es que estos elevados estándares son más difíciles de conseguir cuando el barco no cuenta con un motor que consume combustibles fósiles. Los sistemas modernos de calefacción, de cocina, calentadores de agua, neveras, congeladores, iluminación, equipo de seguridad e instrumentos electrónicos, todos necesitan energía para funcionar.

Tripulante del 'Parma' con un modelo de su barco. Alan Villiers, 1932-33.

Los veleros actuales suelen emplear un motor diesel para producir esa energía (y para propulsar el barco si fuese necesario). Un ejemplo es el Avontuur de Timbercoast, que cuenta con un motor de 300 HP, un generador de 20 kW, y un tanque de gasoil de 2,330 litros. Los grandes buques-escuela y veleros de crucero tienen varios motores y generadores a bordo. Por ejemplo el Brig Morningster de 48m de eslora tiene un motor de 450 HP y tres generadores con una capacidad total de 100 kW, mientras que el Bark Europa de 56m de eslora tiene dos motores de 365 HP con tres generadores y quema cientos de litros de combustible al día.

Dependiendo de la forma de vida de la gente a bordo, las emisiones por pasajero-kilómetro pueden llegar o incluso superar el nivel de un avión.

Obviamente, las emisiones y otros contaminantes de estos motores tienen que tenerse en cuenta cuando se calcula la huella ecológica de un viaje a vela. Dependiendo de la forma de vida de la gente a bordo, las emisiones por pasajero-kilómetro pueden llegar o incluso superar el nivel de un avión. Hasta cierto punto, el consumo eléctrico a bordo también aumenta las emisiones de la carga transportada.

Consumo de energía a bordo de un velero

El EcoClipper500 no tiene motor diesel a bordo, lo que es una segunda razón por la que interesarnos por este barco. Obviamente, un velero sin motor no puede continuar su viaje cuando no hay viento. Esto se puede fácilmente resolver “a la antigua”: el EcoClipper500 se queda parado hasta que el viento vuelve. Un barco sin motor también necesita remolcadores – que normalmente consumen combustibles fósiles – para entrar y salir de los puertos. En el EcoClipper500, estos servicios de remolcadores suponen 0.3 g/tkm de la huella total de carbono de 2 g/tkm.

Sin un motor diesel, el barco tiene que generar toda la energía que se necesita a bordo de fuentes de energía locales, y esta es la parte difícil. La energía renovable es intermitente y tiene baja densidad energética comparada con los combustibles fósiles, lo que implica que se necesita más espacio para generar una cantidad de energía dada, cosa aún más problemática en el mar que en tierra.

Renovando el calafateado en la popa del 'Parma'. Alan Villiers, 1932-33.

Para hacer el EcoClipper500 autosuficiente en terminos energéticos se tomó desde el inicio la decisión de diseño de tratar de disociar el uso de energía del consumo eléctrico. Esto tiene mucha importancia en el caso de la calefacción, que no podía generarse empleando bombas de calor eléctricas. El barco contará a bordo con una estufa de pellets como fuente de calor y un biodigestor -empleado por primera vez en un barco- para convertir residuos humanos y de la cocina en gas para cocinar. El aislamiento térmico del buque es otra prioridad.

De todas formas, incluso con la estufa de pellets, el biodigestor (ambos necesitan electricidad para funcionar) y el aislamiento térmico, el consumo eléctrico del barco puede llegar a los 50 kilovatios-hora cada día (media de consumo de 2 kwh) . Este sería un escenario muy pesimista, con el barco navegando en aguas frías y 60 personas a bordo. El consumo energético disminuiría en un clima más cálido o con menos tripulación a bordo. En una emergencia el consumo energético puede aumentar hasta los 8 kw, necesitandose 24 kvh de suministro en tres horas.

Hidrogeneradores

¿Cómo se podría producir toda esta energía? Los paneles solares y los aerogeneradores son sólo una parte de la solución. Producir 50 kwh de energía por día requeriría al menos 100 metros cuadrados de paneles solares, un espacio que no está disponible en un velero de 60 metros. La fragilidad de los paneles y la sombra de las velas complica aún más la cosa. Se podrían también instalar aerogeneradores en el aparejo, pero su capacidad de generación también es limitada. El bajo potencial de la energía solar y eólica se demuestra en el barco Avontuur antes mencionado: tiene un generador de 20 kw, movido por el motor diesel, pero sólo 2.1 kw de paneles solares y 0.8 kw de generadores eólicos.

El hidrogenerador es la única fuente de energía renovable que puede proporcionar a un gran buque la suficiente electricidad como para emplear tecnología moderna a bordo.

El hidrogenerador es la única fuente de energía renovable que puede proporcionar a un gran buque la suficiente electricidad como para emplear tecnología moderna a bordo. Los hidrogeneradores se montan bajo el casco y funcionan en el sentido opuesto a las hélices del motor. En lugar de que la hélice haga moverse al barco, el movimiento del barco hace girar la hélice que mueve un generador que produce electricidad. A pesar de su nombre y aspecto el hidrogenerador es una fuente de energía eólica: las velas mueven las hélices. Obviamente esto sólo es posible cuando el barco navega a suficiente velocidad.

Recogiendo vela en la verga de mayor del Parma. Alan Villiers, 1932-33.

El EcoClipper500 estará equipado con dos grandes hidrogeneradores, de los que Simons ha calculado la capacidad de generación a distintas velocidades, teniendo en cuenta que el freno que suponen reducirá algo la velocidad del barco. Su conclusión es que el EcoClipper500 tiene que navegar a una velocidad de al menos 7.5 nudos para generar la suficente electricidad. A esa velocidad los hidrogeneradores producirían 2.000 vatios de energía, lo que supondría más o menos unos 50 kwh de electricidad cada día (24 horas de navegación).

A una velocidad de 4.75 nudos los generadores producirían 350 vatios, lo que supondrían 8.4 kwh de suministro en 24 horas – sólo una sexta parte de la energía necesaria. Por el contrario, a velocidades superiores los hidrogeneradores producirán más electricidad de la necesaria: a una velocidad de casi 10 nudos generarían 120 kwh/día, a 12 nudos serían 182 kwh/día – 3.5 veces más de lo necesario.

Baterías de agua salada

En función de su velocidad de casco, el EcoClipper500 podría navegar a algo más de 16 nudos de velocidad máxima – justo el doble de la velocidad mínima necesaria para generar la suficiente electricidad. Llegar a esta velocidad será poco frecuente porque requiere mar en calma y vientos con el ángulo adecuado. En cualquier caso, con buenas condiciones de viento el barco navegará lo suficientemente rápido como para generar toda la electricidad que se necesita a bordo.

Las buenas condiciones de viento pueden durar varios días, especialmente en medio del océano, donde los vientos son más fuertes y predecibles que en tierra. Sin embargo, no están garantizados y el buque también navegará a velocidades reducidas o se encontrará con condiciones de calma – cuando los hidrogeneradores serán tan inútiles como los paneles solares en plena noche.

Como no tiene motor, el EcoClipper500 tiene un doble problema cuando no hay viento: no avanza y no puede producir electricidad para mantener la vida a bordo.

Como no tiene motor, el EcoClipper500 tiene un doble problema cuando no hay viento: no avanza y no puede producir electricidad para mantener la vida a bordo. El primer problema es fácilmente resoluble, pero el segundo no. La vida a bordo continúa y en consecuencia hay una necesidad constante de energía. Para suministrarla, el barco necesita almacenar esa energía.

Para cubrir las necesidades de tres días flotando en aguas frías, se requeriría un almacenaje de energía de 150 kwh, sin contar con las pérdidas de la carga y la descarga. Cinco o siete días de consumo a bordo requerirían entre 250 y 350 kwh de almacenamiento. Para emergencias se necesitarían otros 25 kwh de energía almacenada.

Baldeando la cubierta del 'Parma'. Alan Villiers, 1932-33.

No tener motor, generador ni tanques de combustible ahorra espacio a bordo, pero esta ventaja se puede perder muy rápidamente cuando se empiezan a añadir baterías para los hidrogeneradores. Las baterías de iones de litio son muy compactas, pero no se pueden considerar sostenibles y tienen riesgos de seguridad. Por eso Jorne Langelaan y Andrew Simons ven más potencial – muy correctamente – en las baterías de agua salada que no son inflamables, ni tóxicas, son fáciles de reciclar, funcionan en un buen rango de temperatura y pueden durar más de 15 años. Como el biodigestor, aún no se han empleado en un buque a vela.

A diferencia de las baterías de iones de litio, las baterías de agua salada son grandes y pesadas. Con 60kg de peso por cada kwh de almacenamiento, una batería con capacidad de 150 kwh añadiría un peso de 9 toneladas mientras que una batería con 350 kwh de capacidad supondría 21 toneladas. Esto supondría sólo una pequeña cantidad de la capacidad de carga total del barco (500 toneladas) y las baterías podrían hacer la doble función de lastre si se colocan en la parte baja del casco. Tampoco el espacio sería problemático; incluso 350 kwh de almacenaje de electricidad requeriría entre 14 y 29 metros cúbicos de espacio, lo que es pequeño comparado con los 880 metros cúbicos de capacidad de carga.

Las emisiones producidas por la fabricación de los hidrogeneradores, el biodigestor y las baterías no se han incluido en el análisis del ciclo de vida del barco porque no hay datos disponibles. Sin embargo tienen que ser relativamente pequeñas. Los hidrogeneradores tienen una mayor densidad energética que las turbinas eólicas y en consecuencia una relativamente baja energía incorporada. Un cálculo rápido permite estimar que la huella de carbono de 350 kwh de baterías de agua salada estaría en torno a las 70 toneladas de CO2. ⁸

Energía humana

Hay otra fuente y almacenamiento de energía renovable a bordo del EcoClipper y son los mismos humanos. Como la estufa de pellets y el biodigestor, el uso de energía humana podría reducir la necesidad de electricidad. Tanto los mercantes de hoy en día como los grandes veleros mueven eléctrica o hidráulicamente molinetes, bombas y el sistema de gobierno, ahorrando mano de obra a cambio de un mayor uso de energía. En contraste el EcoClipper apuesta lo más posible por el accionamiento manual de estos mecanismos

La tripulción del Parma levando el ancla. Alan Villiers, 1932-33.

Simons y Langelaan también están considerando instalar unas cuantas máquinas de remo conectadas a generadores para producir energía en caso de emergencia. Dos máquinas de remo podrían producir 400 vatios de energía. Si se mantienen funcionando permanentemente en turnos, podrían proveer unos 9.6kwh de energía al día (ignorando pérdidas energéticas del sistema), una quinta parte del consumo máximo diario de electricidad.

De hecho, como les digo a Simons y Langelaan diez máquinas de remo funcionando permanentemente en turnos proveerían tanta energía como los hidrogeneradores navegando a una velocidad de 7.5 nudos. Si hay 60 personas a bordo y todos generasen energía menos de una hora al día, ni siquiera se necesitarían baterías ni hidrogeneradores. “Interesante reflexión” responde Simons “pero ¿qué impresión transmitiríamos?”

¿Duchas calientes?

Incluso contando con el biodigestor, los hidrogeneradores, baterías y las máquinas de remo los pasajeros y tripulantes del EcoClipper no disfrutarían de muchos lujos y a algunos podría faltarles comodidades. Por ejemplo si las 60 personas a bordo del barco se dan una ducha diaria de agua caliente – lo que requiere una media de 2,1kwh de energía y 76.5 litros de agua cuando se hace en tierra- el consumo energético diario sería de 126 kwh, más del doble que la energía que el barco es capaz de producir a 7.5 nudos de velocidad.

El barco podría generar esta energía navegando más rápido, pero además se necesitarían 4.590 litros de agua al día que sólo se podrían producir potabilizando el agua del mar – un proceso que requiere muchísima energía. Incluso una tripulación de 12 personas dándose una ducha diaria significaría 25.2kw de energía diaria, la mitad de lo que producen los hidrogeneradores a una velocidad de 7.5 nudos. El Bark Europa es el único velero mencionado en este artículo que cuenta con duchas calientes en cada camarote (compartido), pero también es el barco con los generadores más grandes y el mayor uso de combustible fósil.

En el castillo de proa del Parma con buen tiempo. Image by Alan Villiers, 1932.

Andrew Simons: “en el EcoClipper500 tiene que haber un compromiso razonable entre el consumo de energía y el confort. El consumo de energía a bordo tendrá que gestionarse de forma activa. Los recursos son limitados, como sucede con el planeta. En varios aspectos el barco es un micro cósmos de los desafíos a los que se enfrenta el mundo y a los que hay que dar solución”

Jorne Langelaan: “en alta mar estás en un mundo diferente. No importa tanto si puedes o no darte una ducha diaria. Lo importante es la gente, los movimientos del barco y la vasta extensión de océano que te rodea”

Midiendo correctamente

Este artículo ha comparado el velero EcoClipper500 con un porta contenedores, un granelero y un avión en términos de emisiones por tonelada/pasajero/kilómetro. Sin embargo estos valores son abstracciones que ensombrecen informaciones mucho más importantes: las emisiones totales que son producidas por todos los pasajeros y toda la carga en todos los kilómetros recorridos.

El comercio marítimo internacional ha pasado de 4 billones de toneladas de carga en 1990 a 11.2 billones en 2019, resultando en más de 1 billón de toneladas de emisiones. El número de pasajeros de vuelos internacionales creció de 1 billón en 1990 a 4.5 billones en 2019, resultando en 915 millones de toneladas de emisiones. En consecuencia, reducir las emisiones por tonelada/pasajero/kilómetro no es una necesidad ni una garantía de reducción de emisiones.

Si redujesemos el tráfico de mercancias marítimas más de cinco veces y el de pasajeros más de diez veces, entonces las emisiones de todos los portacontenedores y aviones serían menores que las de todos los buques a vela que transportasen 11.2 billones de toneladas de carga y 4.5 billones de pasajeros. Y al contrario: si nos pasamos a buques a vela pero seguimos transportando más y más mercancías y pasajeros por todo el planeta, llegaremos a producir tantas emisiones como hacemos hoy con el transporte alimentado por combustibles fósiles.

La mesana del 'Grace Harwar'; mirando a popa desde las vergas de mayor. Alan Villiers, 1932-33.

Por supuesto, nada de esto sucederá. La cantidad de mercancías transportadas por los océanos en 2019 iguala a la capacidad de carga de 22.4 millones de EcoClippers. Asumiendo que el EcoClipper500 puede hacer 2-3 viajes por año necesitaríamos construir y operar al menos 7.5 millones de barcos, con una tripulación total de al menos 90 millones de personas. Esos barcos sólo podrían llevar medio billón de pasajeros (12 pasajeros y 8 alumnos por barco), así que necesitaríamos millones de barcos y tripulantes más para reemplazar el tráfico aéreo internacional.

No deberíamos engañarnos con números relativos abstractos, que sólo sirven para mantener el foco en el crecimiento y la eficiencia.

Todo esto sería técnicamente posible y, como hemos visto, produciría menos emisiones que las alternativas actuales. Sin embargo, es más probable que un cambio a buques a vela se acompañase de un decrecimiento en el tráfico de carga y pasajeros y esto está directamente relacionado con la escala y la velocidad. Un montón de mercancías no viajarían si no fuera por las altas velocidades y bajos costos de los aviones y portacontenedores de hoy en día.

Tendría poco sentido transportar piezas de iPhones, pedidos de Amazon, ropa deportiva o patinetes eléctricos en veleros. Un barco a vela es algo más que un mero medio de transporte: implica otra forma de ver el consumo, la producción, el tiempo, el espacio, el ocio y viajar. Por ejemplo, mucha mercancía viaja hoy en diferentes direcciones hacia cada próxima etapa de producción antes de ser transportado como producto final. En contraste, todas las compañías de transporte a vela mencionadas en este artículo sólo llevan mercancías que no pueden ser producidas localmente, lo que significa un único viaje del productor al consumidor. ⁹

Esto significa también que, incluso si los buques a vela tienen motores diesel a bordo, aún trearían consigo una significativa reducción de las emisiones totales del tráfico de pasajeros y carga, sólo porque reducirían el número total de pasajeros, carga y kilómetros. No deberíamos engañarnos con números relativos abstractos, que sólo sirven para mantener el foco en el crecimiento y la eficiencia.

Más información sobre el EcoClipper500. La mayoría de las imágenes: Colección de Alan Villiers.

Entre 1978 y 2004 el Avontuur operó como buque a vela de carga a las ordenes del Capitán Paul Wahlen. El Apollonia, construido en 1946 es otro buque a vela que transporta mercancías desde 2014. Tiene 19.5 metros de eslora y puede llevar 10 toneladas de carga. ↩︎
Recientemente, se construyó y botó el Grain de Sail para el transporte transatlántico de vino y cacao. Es un buque a vela moderno sin motor, construido en aluminio y que puede llevar 35 toneladas de carga. ↩︎
Andrew Simons: “hay muchos grandes veleros históricos, pero sería muy caro actualizarles como buques de carga certificados, porque se emplean para otras funciones o porque simplemente no servirían.” ↩︎
El estudio puede descargarse una vez que te suscribes a la newsletter del EcoClipper. La investigación está basada en el típico análisis de un ciclo de vida, pero nótese que no es un estudio revisado por pares. ↩︎
Lamentablemente, el sobre se perdió. ↩︎
En el caso del EcoClipper la mayoría de las emisiones se producen durante la construcción del barco, mientras que en el caso de los graneleros y los porta contenedoresnestas se producen durante su operación y la producción de ls combustibles. ↩︎
Los portacontenedores más grandes pueden llevar 190.000 toneladas de carga actualmente. ↩︎
No hay mucha información disponible sobre las baterías de agua salada, pero su construcción consume mucha menos energía que otros tipos de baterías. El cálculo está basado en una estimación de 66kg CO2 por Kwh de capacidad y tres recambios de baterías en un periodo de 50 años. ↩︎
Al menos un tercio de toda la mercancía transportada son los propios combustibles fósiles. ↩︎

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. ↩︎

Historia y Futuro de la Economía del Aire Comprimido

Tue, 15 May 2018 00:00:00 +0000

El almacenamiento de energía de aire comprimido (CAES) se considera un componente importante de una red de energía renovable, ya que podría almacenar el excedente de energía producido por las turbinas eólicas y paneles solares a gran escala. Sin embargo, en su forma actual, esta tecnología sufre de grandes perdidas de energía y depende del gas natural para operar. Un vistazo a la historia del aire comprimido deja en claro que esto no es inevitable.

A pesar de que nuestros antepasados dependían de una tecnología menos eficiente energéticamente, usaron aire comprimido en configuraciones mas inteligentes que tenían menos perdidas de conversión de energía y eran independientes de los combustibles fósiles. Estos sistemas históricos son la clave para el diseño de un medio de almacenamiento de energía de baja tecnología, con bajo costo, robusto, sostenible y relativamente eficiente en energía. La economía del aire comprimido podría ser la alternativa práctica y realista al hidrógeno o a la utopía de una sociedad basada 100% en energía electrica.

La promesa del aire comprimido

Si bien el potencial de la energía eolica y solar es mas que suficiente para abastecer la demanda de electricidad de las sociedades industriales, estos recursos solo están disponibles de manera intermitente - es una forma de lidiar con la variabilidad e incertidumbre de la energía renovable, pero esta tiene sus límites. Por lo tanto, una red electrica renovable necesita poder almacenar energía, y lo mismo ocurre con un sistema fuera de la red eléctrica basado en energía solar o eólica.

Hoy, más del 99% de la capacidad de almacenamiento electrico mundial consiste en plantas de almacenamiento de energía hidroelectrica, donde la energía electrica excedente de las plantas de energía solar o eólica se almacena para su posterior uso bombeando agua desde un depósito inferior a uno superior.

El almacenamiento de energía hidroelectrica por bombeo es bastante eficiente y de baja tecnología, pero requiere una geografía adecuada para dos masas de agua grandes, separadas verticalmente, y una o dos presas. También inunda grandes áreas de tierra. Los sitios más adecuados ya están en uso, lo que significa que hay poco potencial para un mayor crecimiento. ¹ ²

Es por eso que muchas personas ven una alternativa prometedora en el Almacenamiento de Energía de Aire Comprimido (CAES), como forma de almacenamiento de energía mecanica. En estos sistemas, la electricidad se utiliza para comprimir el aire, que se almacena en una caverna subterranea. Para hacer uso de la energía almacenada, el aire se descomprime y se convierte nuevamente en electricidad.

Aunque CAES tambien requiere una geografía favorable para proporcionar las cavernas de almacenamiento de aire subterráneo, se cree que hay mas sitios adecuados para ello en todo el mundo que para el almacenamiento de agua para la generacion de energia hidroeléctrica. ³

Si la energía almacenada durante la vida útil de un dispositivo de almacenamiento se compara con la cantidad de energía primaria requerida para construir el dispositivo, CAES es muy superior a las baterías electroquímicas

Es importante destacar que CAES es el almacenamiento de energía mas sostenible que existe. A diferencia del almacenamiento de energía hidroelectrica bombeada, el almacenamiento de energía de aire comprimido no presenta problemas ambientales causados por la inundación de la tierra y el embalse de los ríos.

Además, si la energía almacenada durante la vida útil de un dispositivo de almacenamiento se compara con la cantidad de energía primaria requerida para construir el dispositivo, CAES supera el almacenamiento de energía hidroelectrica bombeada y es muy superior a las baterías electroquímicas, que requieren 10 a 100 veces más energía incorporada para una capacidad de almacenamiento dada. ³

Esta es una ventaja crucial, ya que el alto consumo de energía para la produccio n de almacenamiento de energía puede disminuir en gran medida la sostenibilidad de una red electrica renovable.

El problema con el aire comprimido

A pesar de estas ventajas, actualmente solo hay dos plantas de CAES a gran escala en funcionamiento en todo el mundo: una en Alemania, construida en 1979 y otra en los EE. UU., Construida en 1991. ⁴ Esta aceptación limitada se atribuye principalmente al hecho que más de la mitad de la energía se pierde al cargar y descargar una “batería” de aire comprimido.

Mientras que el almacenamiento de energía hidroelectrica bombeada tiene una eficiencia de carga / descarga del 70-85%, y las baterías químicas alcanzan el 65- 90%, las plantas de CAES en operación en Alemania y EE. UU. Tienen una eficiencia electrica a electrica de solo 40-42% y 51-54%, respectivamente. ² ⁵ ⁶

La baja eficiencia de conversión de energía se debe principalmente a que la temperatura del aire aumenta cuando se comprime a altas presiones (ambas plantas CAES operan a 50-70 bar, que es de 10 a 20 veces la presión de aire en un neumatico de bicicleta). Debido a que la densidad de energía del aire disminuye con el aumento de la temperatura, ambas plantas CAES eliminan el calor antes del almacenamiento y lo expulsan a la atmósfera. Esto implica una importante fuente de perdida de energía. ⁷ ⁸

Además, cuando el aire se descomprime a alta presión, la temperatura disminuye hasta tal punto que el vapor de agua en el aire puede congelarse, perjudicando las válvulas y el expansor del sistema de almacenamiento. Para prevenir esto, y para aumentar la potencia de salida, ambas plantas de CAES calientan el aire en calentadores usando combustible de gas natural antes de la expansión. Obviamente, esto reduce aún más la eficiencia energética del proceso global, haciendo que los actuales sistemas CAES sean completamente dependientes de los combustibles fósiles para su funcionamiento. ¹ ⁷ ⁹

Una eficiencia de conversión de 40-50% significa que la capacidad de generación de energía eólica o solar debe duplicarse para compensar esa pérdida. En consecuencia, necesitamos más energía, más materiales y más espacio para la misma producción de energía. La amigabilidad ambiental de CAES por lo tanto, disminuye por su baja eficiencia.

Además, la baja eficiencia de conversión de energía de CAES esta intrínsecamente relacionada con su baja densidad de energía, lo que significa que depende de depósitos de almacenamiento muy grandes. En principio, la densidad de energía del aire comprimido puede mejorarse mucho utilizando presiones de aire mas altas, pero a medida que aumenta la presión de aire, se convierte más energía en calor residual y la eficiencia de todo el proceso se deteriora aún más. En consecuencia, un sistema CAES, en su configuración actual, es siempre un compromiso entre la eficiencia y la densidad de energía.

4.000 años de historia

En un contexto histórico, la muy baja eficiencia energética de los sistemas actuales de almacenamiento de energía de aire comprimido es notable. El uso de aire comprimido data de hace más de 4.000 años y siempre ha sido un importante impulsor del progreso tecnológico. Aunque estas aplicaciones históricas no estaban dirigidas al almacenamiento de energía, ofrecen inspiración para mejorar tanto la eficiencia energetica como la densidad energética de los sistemas CAES actuales.

El uso más antiguo y posiblemente más importante del aire comprimido a lo largo de la historia ha sido la alimentación del fuego. Esto sucedio en la cocina y en todos los procesos de producción basados en calor, pero fue especialmente importante en los procesos de fabricación de metales. Un incendio de carbón desatendido podría alcanzar los 900°C, pero un potente suministro de aire forzado podría elevar su temperatura a casi 2000°C. ¹⁰

Aunque hay diferencias regionales importantes, la historia de la fundición de metales muestra una evolución desde metales con puntos de fusión relativamente bajos, como estaño (230°C), a metales con puntos de fusión más altos, primero cobre (1050°C) y luego hierro (1500°C).

Este progreso fue en parte impulsado por las mejoras en la tecnología de compresores de aire, que evolucionaron de bolsas de aire, cilindros y pistones de madera, y varias formas de fuelles, todos propulsados por humanos, hasta fuelles de acordeón mucho más grandes y potentes hechos de madera y pieles de toro , que eran de doble acción y operados por energía hidráulica. ¹¹

El progreso en la fundición de metales fue en gran parte impulsado por las mejoras en la tecnología de compresión de aire

Comenzando en la década de 1860 y continuando en los 1900, el aire comprimido (o “neumática”) fue el centro de otra revolución tecnológica. Esta vez, la neumática se estableció como la tecnología de transmisión de energía más versátil y ampliamente utilizada antes de la introducción de la electricidad. ¹²

Debido a que la energía eléctrica aún se distribuía a bajos voltajes: el aire esta disponible en cualquier lugar y su escape no presenta problemas, mientras que los sistemas hidráulicos requieren un suministro de agua suficiente y un medio para drenar el fluido después del uso.

Como tecnología de transmisión de energía, el aire comprimido se aplicó por primera vez en los túneles y la minería. Brindaba una respuesta a la necesidad de un taladro mecánico de roca para la construcción de canales y ferrocarriles, donde la construcción del túnel formaba un importante cuello de botella. Bajo severas condiciones, debido a la dureza de la roca, el avance del túnel con la perforación manual -con pico y explosivos- se midió en pulgadas por día, y los túneles de tan solo media milla de longitud podían tardar años en completarse. ¹²

En la nueva configuración, los motores de vapor comprimían aire sobre el suelo, y este era canalizado en los pozos o túneles. El avance de la transmisión de potencia de aire comprimido y las herramientas de perforación neumática ocurrió con la excavación del túnel Mont Cenis de 13,7 km de longitud en los Alpes, que se completó en solo 14 años (1857-1871). La tecnología se extendió rápidamente a la industria minera, especialmente en los EE. UU., donde el aire comprimido no solo funciona con perforadoras de roca sino también con otras maquinas, como las de transporte, bombeo y estampado. ¹² ¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶ ¹⁷ ¹⁸

La red de aire comprimido de París

Con su efectividad demostrada de manera tan espectacular en la perforación de potencia, el aire comprimido se adaptoó a una gama cada vez mayor de operaciones industriales: martilleo, remachado, pintura y pulverización, manejo de presión de fluidos en el procesamiento entre una serie de otros usos. En los Estados Unidos, la neumática llegó a ser ampliamente introducida como un sistema de potencia auxiliar en la fabricación desde la década de 1880. El Censo de 1900 se refirió a la introducción generalizada de herramientas neumáticas pequeñas como posiblemente “el desarrollo de herramienta única más importante de la década”. ¹²

Casi al mismo tiempo en Europa, los franceses llevaron la transmisión de energía neumática un paso más alla al establecer una red de distribución de energía en toda la ciudad en París. Permanecería en uso durante ma s de 100 años (de 1881 a 1994), distribuyendo aire comprimido a una presión relativamente baja de 5-6 bar en una red de (eventualmente) más de 900 km, atendiendo a más de 10,000 clientes. ¹² ¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶ ¹⁷ ¹⁸

La red de aire comprimido de París comenzó como un sistema diseñado exclusivamente para regular los relojes por impulsos de aire comprimido enviados a traves de tuberías subterráneas. En 1889, la red en París estaba regulando 8,000 relojes a través de 65 km de red. El servicio de regulación del reloj se retiró en 1927, después de que quedó claro que la electricidad era la energía más adecuada para el trabajo. Sin embargo, en ese momento, la red de aire comprimido en París había demostrado ser muy exitosa en pequeños establecimientos industriales y de servicios. ¹² ¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶ ¹⁷ ¹⁸

Los franceses establecieron una red de distribución de energía en toda la ciudad en París, que atendió a más de 10.000 clientes y permaneció en uso durante 100 años.

Ya en 1892, F.E. Idell escribió que “entre los propósitos industriales más pequeños para los cuales se usan los motores de aire en París, encuentro la conducción de tornos para metal y madera, de sierras circulares, taladros, pulidoras y muchos otros. Tambien se utilizan en los talleres de carpinteros, ensambladores y ebanistas, herreros, fabricantes de paraguas, fabricantes de collares, encuadernadores y, naturalmente, en muchos lugares donde se utilizan máquinas de coser, tanto por modistas, sastres, y zapateros, desde la más pequeña hasta la más grande". ¹⁸

Central energetica de la red de aire comprimido en París. Fuente: [Museo de Retrotecnología](http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/airnetwork/airnetwork.htm)

Con los años, la energía eléctrica se volvió más importante y el uso comercial y doméstico del aire comprimido disminuyó. Sin embargo, el consumo industrial de aire comprimido siguió creciendo y muchas fábricas grandes en París , desde fabricantes de automóviles hasta fabricantes de vidrio, estuvieron conectadas a la red de distribución de energía hasta el final. Los dentistas se convirtieron en nuevos usuarios durante los años setenta y ochenta. ¹² ¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶ ¹⁷ ¹⁸

Primera lección: evitar las conversiones de energía

¿Qué se puede aprender al comparar tecnologías historicas y actuales basadas en aire comprimido? Una primera y crucial diferencia es la cantidad de conversiones de energía involucradas. En los sistemas históricos, la energía mecánica (por ejemplo, de una noria o una máquina de vapor) se convertía directamente en aire comprimido (utilizando un compresor de aire) y luego, con mayor frecuencia, se convertía de nuevo en energía mecánica (por ejemplo, moviendo un martillo neumático) En consecuencia, solo hubo dos fuentes de pérdida de conversión de energía: en el compresor de aire y en el expansor de aire.

El aire comprimido sigue siendo vital para la productividad de muchas industrias y servicios en todo el mundo y se utiliza en miles de aplicaciones, desde el envasado de alimentos y la fundicón de metales hasta la fabricación de microchips y plásticos. Sin embargo, el aire comprimido ahora es producido por compresores de aire que funcionan con electricidad. Esto introduce dos fuentes adicionales de perdida de energía: el generador eléctrico (que convierte la energía mecanica de una fuente de energía en electricidad) y el motor eléctrico (que convierte la energía electrica en energía mecanica para hacer funcionar el compresor de aire). Como resultado, el uso industrial actual de aire comprimido es muy derrochador: suponiendo que cada convertidor tiene una eficiencia del 75% eficiente, y suponiendo que no haya otras pérdidas de energía, solo el 30% de la entrada de energía se convierte en una salida de energía útil. ¹⁹

En París, el aire comprimido se canalizaba a traves del sistema de alcantarillado.

La eficiencia general del sistema de las dos plantas CAES existentes es aún peor que eso: no solo existe el paso de conversión adicional al comienzo de la cadena (la perdida de energía en el generador del molino de viento y en el motor electrico que funciona con el compresor), sino también al final de la cadena. Esto contrasta con las aplicaciones industriales, donde el producto final es aire comprimido: una planta CAES convierte el aire comprimido nuevamente en electricidad.

Cuando se dice que la eficiencia de una planta de CAES es de 40-50%, esto solo se refiere a las pérdidas en el compresor de aire y el expansor de aire (eficiencia de electricidad a electricidad). Sin embargo, si incluimos las conversiones hacia y desde la electricidad, la eficiencia general del sistema disminuye a menos del 20%, asumiendo de nuevo que cada convertidor tiene una eficiencia del 75%.

Ahora imagine que una fábrica usa electricidad de una planta de CAES para alimentar sus compresores de aire industriales, un escenario perfectamente posible. Obtendríamos la siguiente cadena de conversión de energía: la energía mecánica se convierte en electricidad, la electricidad se convierte en aire comprimido, el aire comprimido se convierte en electricidad, la electricidad se convierte en aire comprimido y el aire comprimido se convierte en energía mecánica. Eso no es dos, ni cuatro, sino seis fuentes de pérdidas por conversion de energía. Suponiendo que cada convertidor es 75% eficiente, la eficiencia general del sistema ahora cae por debajo del 10%.

Si conectamos una planta de CAES directamente a una fábrica que usa herramientas neumáticas, al conectar el aire comprimido de una a otra, no habría necesidad de convertir aire comprimido en electricidad y volver.

Por otro lado, si conectamos una planta de CAES directamente a una fábrica que utiliza herramientas neumáticas, al conectar el aire comprimido de una a otra, sufriremos solo cuatro fuentes de pérdida de energía (generador, motor, compresor, expansor). En la planta de CAES, ya no es necesario convertir el aire comprimido almacenado en electricidad, mientras que en la fábrica no hay necesidad de comprimir el aire una segunda vez, utilizando electricidad. CAES y una fábrica podrían estar a una distancia de hasta 25 km, la distancia hasta la cual el aire comprimido se puede distribuir de manera eficiente.

Mapa. Fuente: [Museo de Retrotecnología](http://www.douglas-self.com/MUSEUM/POWER/airnetwork/airnetwork.htm).

El siguiente paso sería comprimir el aire en una planta de CAES utilizando un enlace mecánico directo entre el molino de viento y el compresor de aire, omitiendo así la conversión de energía mecánica a electricidad y viceversa. Tal enfoque -que se ha demostrado a pequeña escala, en configuraciones ligeramente diferentes ⁸ ²⁰ ²¹, haría CAES completamente independiente de la electricidad y llevaría los pasos de conversión de energía a dos, como en todos los sistemas históricos. Las únicas pérdidas por conversión de energía restantes serían en el compresor de aire y en el expansor de aire.

Una conexión rígida entre el eje del molino de viento y el compresor de aire también mejoraría la eficiencia de una planta de CAES que no esta conectada a una fábrica sino que suministra electricidad para fines generales, aunque la ganancia de eficiencia sera menor. Obviamente, la compresión mecánica del aire solo funciona con molinos de viento y no con paneles solares fotovoltáicos, que no producen energía mecánica.

Segunda lección: usar calor y frío para otros fines

Una segunda diferencia relacionada entre los usos presentes e históricos del aire comprimido es cómo lidiar con las diferencias de temperatura causadas por la compresión y expansión del aire. Para mejorar la eficiencia, ambas plantas de CAES operativos usan múltiples compresores de aire. La compresión de múltiples etapas aumenta progresivamente la presión y enfría el aire después de cada etapa de compresión, utilizando agua circulante que se bombea a una torre de enfriamiento y se libera a la atmósfera. ²² ²³

En la actualidad, la mayoría de los ingenieros de CAES se centran en mejorar aún más la eficiencia mediante el uso del calor de compresión residual para recalentar el aire comprimido durante la expansión. Este me todo se llama “CAES Adiabático Avanzado” (AA-CAES) o “CAES sin combustible” y elimina la necesidad de recalentar con gas natural como en el CAES “diabático” estándar. Se espera que la tecnología alcance una eficiencia general de aproximadamente 70%, acercándola a la eficiencia de las baterías químicas y las plantas hidroeléctricas de almacenamiento por bombeo. ⁷

Sin embargo, AA-CAES sigue siendo una tecnología no probada hasta ahora: se han propuesto varias plantas, pero ninguna ha superado la etapa de diseño. ²² ²³ El problema es doble: primero, la mejora del proceso aumenta los costos de una planta de CAES del 20 al 40%; segundo, reutilizar el calor residual del proceso de compresión es un desafío tecnológico. Para transferir calor a una velocidad alta con una diferencia de temperatura mínima, se requiere un área de contacto muy grande. ⁷

En la red de energía de aire comprimido de París, el enfriamiento proporcionado por la expansión del aire se usó para la refrigeración, la congelación, la enfriamiento y la ventilación.

Si observamos los sistemas neumáticos más antiguos, vemos que hay otras maneras mas fáciles de aprovechar las diferencias de temperatura debido a la compresión y expansión. En la red de energía de aire comprimido de París, los ingenieros aprovecharon el enfriamiento que proporciona la expansión del aire. En París, el aire comprimido solía calentarse con coque antes de ser utilizado por un motor neumático, lo que aumentaba la producción de energía de una manera muy similar al uso de gas natural en los sistemas CAES actuales.

Sin embargo, en bares y restaurantes, estos recalentadores no fueron utilizados. En cambio, el aire frío se uso para fines de refrigeración, congelación, enfriamiento o ventilación. En 1892, F.E. Idell describió un restaurante de París donde el escape fue llevado a través de una chimenea de ladrillo en la bodega de cerveza. En este tiro, las garrafas se congelaban y se fabricaron grandes moldes de hielo en bloque para el uso en la mesa mientras el aire todavía estaba lo suficientemente frío al pasar a través de la bodega de cerveza para hacer innecesario el uso de hielo, incluso en el clima más cálido". ¹⁸

El uso de aire comprimido para enfriar o congelar a veces iba de la mano con la producción de electricidad para la iluminación y la conducción de una dínamo. En estos casos, los motores de aire básicamente se trabajaron para su escape, con la luz eléctrica que es el subproducto. Aprovechando las diferencias de temperatura también se utilizó en las aplicaciones mineras anteriores, donde el escape de los taladros de roca ayudó a enfriar (y ventilar) las minas.

Una idea similar y prometedora hoy en día es el almacenamiento de energía de aire comprimido combinado con almacenamiento térmico para proporcionar electricidad, calefacción, refrigeración, refrigeracio n y / o ventilacio n al mismo tiempo. De hecho, este enfoque tambien evita varias conversiones de energía, ya que podría reemplazar a los refrigeradores, congeladores, acondicionadores de aire y sistemas de calefacción que funcionan con electricidad. El método podría funcionar a nivel de un distrito de la ciudad o un área industrial ²³, pero es especialmente interesante para el almacenamiento de energía descentralizada, utilizando contenedores artificiales de almacenamiento sobre el suelo.

Como hemos visto, una presión de aire más alta puede reducir en gran medida el tamaño de un recipiente de almacenamiento de aire comprimido, pero solo a expensas del aumento del calor residual. En los edificios individuales, el espacio para los recipientes de almacenamiento es limitado, mientras que hay una gran demanda de calor y frío, además de electricidad. El aumento de la presión de aire hace que el recipiente de almacenamiento sea más pequeño y aumenta la producción de calor y frío, satisfaciendo todas las necesidades energéticas de un hogar.

Algunos diseños propuestos siguen otros enfoques para lidiar con el calor de la compresión, y estos podrían funcionar tanto para sistemas de CAES a gran escala como los de pequeña escala. Una idea interesante es un sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido que funciona tanto con energía eólica como con energía solar. [24] La energía eólica se almacena en forma de aire comprimido por la cadena del compresor, como en las otras plantas CAES. Sin embargo, la energía solar de un plato parabólico se almacena en un tanque térmico solar aislado y se utiliza para recalentar el aire comprimido antes de la expansión. Debido a que el calor del proceso de compresión ya no es necesario para calentar el aire después de la expansión, este se usa para producir agua caliente.

Un concepto similar para un diseño híbrido de almacenamiento de energía de aire comprimido y térmico utiliza calefacción eléctrica en lugar de energía solar térmica. ²⁴ Debido a que la carga de trabajo en estos sistemas se desplaza de la conversión pura a la inversión parcial en el almacenamiento térmico, se pueden lograr densidades de energía muy superiores a las CAES tradicionales y se puede reducir el tamaño del almacenamiento de aire.

Tercera lección: mejorar el compresor de aire

Una tercera forma de mejorar la eficiencia del almacenamiento de energía de aire comprimido es mediante el uso de compresores de aire y expansores con mayor eficiencia energética. Esta estrategia es opuesta a la anterior. En lugar de aprovechar el calor y el frío para hacer que el sistema sea mas eficiente, trata de minimizar la producción de calor residual durante la compresión (y, en consecuencia, limitar el enfriamiento durante la expansión).

Una vez más, vale la pena mirar hacia el pasado en busca de inspiración. Sorprendentemente, el Santo Graal de la compresión del aire “isotérmico”, en el que no se produce ningún calor residual, se descubrió hace 400 años. El compresor de aire hidráulico – o “trompe”, como se conocía originalmente – era una invención italiana mencionada por primera vez por nombre en 1588, pero posiblemente ya se conocía en la Antiguedad.

Desde 1600 en adelante, docenas de “trompe” proporcionaron una ráfaga de aire continuo a los primeros hornos de fundición de hierro y bronce en el Pirineo franco-español. ²⁵ ²⁶ ²⁷ En comparación con una rueda hidráulica que funciona con un compresor de pistón de madera, este era aproximadamente tres veces más eficiente, lo que permite una mayor producción de hierro con menos recursos de energía hidráulica.

El “trompe” consistía en uno o mas tubos verticales de madera a través de los cuales el agua se canalizaba por gravedad. Después de su descenso, el agua absorbe aire a través de orificios en el tubo y actúa como un pistón continuo para comprimir el aire. En la parte inferior del tubo, el aire se separó del agua en un receptáculo, después de lo cual se envió a la boquilla del horno mediante presión ajustable. Sorprendentemente, el compresor de aire hidráulico produjo aire comprimido sin partes móviles, a excepción de las válvulas de compuerta para cerrar el flujo de agua entrante. Esto lo convirtió en un dispositivo extremadamente confiable. ²⁵ ²⁶ ²⁷ ²⁸ ²⁹

El compresor de aire hidráulico produjo aire comprimido sin partes móviles, lo que lo convirtió en un dispositivo extremadamente confiable y eficiente.

En el siglo XIX, el diseño del compresor de aire hidráulico se mejoró aún más, haciéndolo más eficiente y práctico. En 1861, se construyó un compresor de aire hidráulico para impulsar los taladros de roca para la construcción del túnel Mont Cenis en los Alpes, pero la tecnología alcanzó su apogeo solo a fines del siglo XIX, en la industria minera.

Durante un período de 33 años que comenzó en 1896, se construyeron dieciocho gigantescos compresores hidráulicos de aire, principalmente en los EE. UU., Canada, Alemania y Suecia. En la más grande de estas instalaciones, que se construyeron parcial o completamente bajo tierra, el agua y el aire cayeron a través de tuberías y pozos, excavados en las rocas, que podían tener mas de 100 metros de profundidad y hasta 4 metros de ancho. La presión de entrada ascendió a 8 bar y la potencia de salida podría llegar a 3.000 kilovatios. ²⁸ ²⁹ ³⁰

Las primeras instalaciones utilizaron una multitud de pequeñas tuberías de aire descendentes, como en el “trompe” original, mientras que las instalaciones posteriores usaban solo dos ejes. Las compuertas y las tuberías forzadas suministraban agua a las “cabezas mezcladoras” de aire y agua, las cuales podían tener diversos diseños, y el aire comprimido a menudo se subdividía para llegar a diferentes minas y se canalizaba a muchos kilómetros de distancia. La mayoría de los compresores de aire hidráulicos funcionaron durante décadas, el último hasta 1981. ²⁸ ³⁰

Las pruebas de rendimiento, realizadas periódicamente entre los años 1890 y 1950, reportan que la eficiencia de conversión de energía hidroeléctrica a neumática vario entre 53% y 88%. Una investigación más reciente ha reducido estos números al tomar en cuenta los efectos de solubilidad del gas, informando eficiencias de 40 a 78%. ²⁸ ²⁹ Aunque la compresión de aire hidráulico produce poco calor residual, se introduce un nuevo tipo de pérdida de energía: parte del aire se disuelve en el agua, evitando el proceso de separación aire-agua, reduciendo así el flujo de aire en la salida. ²⁸

Últimamente, el compresor de aire hidráulico ha suscitado un renovado interés. Un equipo de investigación canadiense desarrollo una plataforma de demostración de compresión de aire hidráulico de 30 m de altura en un antiguo pozo de ascensor de mina. ²⁸ ³¹ El “Proyecto Demostrador de HAC” (“The HAC demonstrator project” en inglés) mide y verifica el potencial de ahorro de energía de esta tecnología principalmente en aplicaciones para la minería. Sin embargo, también podría ser una alternativa para los compresores de etapas múltiples utilizados en la industria y en los sistemas CAES. Esto se debe a que el nuevo diseño también se puede configurar en de circuito cerrado, utilizando una bomba en lugar de una fuente de agua natural.

Aunque la bomba introduce un uso de energía extra, una configuración de circuito cerrado tiene dos ventajas importantes. En primer lugar, podría aplicarse en cualquier lugar, en lugar de tener que estar cerca de una fuente de agua explotable y una gran diferencia de altura. En segundo lugar, ofrece la oportunidad de suprimir los efectos indeseados de la física de la solubilidad, por ejemplo, mediante la adición de sal al agua circulante.

Según los investigadores, un compresor de aire hidráulico de circuito cerrado podría tener una eficiencia del 75%, teniendo en cuenta el uso de energía extra de la bomba. Esto es un 13% más eficiente que un compresor centrífugo de tres etapas, y las ventajas relacionadas al costo seran mayores debido a los menores requisitos de mantenimiento. ²⁸ ³¹

El compresor de aire hidráulico parece una combinación perfecta para sistemas CAES a gran escala con depósitos subterráneos. De hecho, muchos de los compresores de aire hidráulicos de los siglos XIX y XX utilizaron la cámara de separación de aire inferior también para el almacenamiento de energía de aire comprimido, en lo que podría considerarse el primer uso a gran escala de CAES. El almacenamiento, que podría ser de hasta 5.600 m3, se utilizo para satisfacer un exceso de demanda de aire a corto plazo, lo que significa que el compresor de aire hidráulico no tuvo que diseñarse para las cargas más grandes. ²⁹

El futuro del aire comprimido

Ninguna de estas ideas hará que las plantas de CAES sean 100% eficientes desde el punto de vista energético. Sin embargo, podrían ayudarlos a alcanzar eficiencias similares a las baterías, pero con problemas ambientales mucho menores y mucho menos consumo de energía. En el siguiente artículo, nos enfocaremos con más detalle en los sistemas CAES de pequeña escala, que prometen ser una alternativa sostenible a las baterías químicas en sistemas fuera de la red.

Gracias a George Fleming.

Chen, Haisheng, et al. “Compressed air energy storage.” Energy Storage-Technologies and Applications. InTech, 2013. https://www.intechopen.com/books/energy-storage-technologies-and-applications/compressed-air-energy-storage ↩︎ ↩︎
Luo, Xing, et al. “Overview of current development in electrical energy storage technologies and the application potential in power system operation.” Applied Energy 137 (2015): 511-536. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261914010290 ↩︎ ↩︎
Barnhart, Charles J., and Sally M. Benson. “On the importance of reducing the energetic and material demands of electrical energy storage.” Energy & Environmental Science 6.4 (2013): 1083-1092. https://gcep.stanford.edu/pdfs/EES_reducingdemandsonenergystorage.pdf ↩︎ ↩︎
Solo una de estas plantas CAES se usa (parcialmente) para almacenar el excedente de energía eólica. Ambas fueron diseñadas como plantas de potencia pico con motivos económicos. ↩︎
Kaiser, Friederike. “Steady State Analyse of existing Compressed Air Energy Storage Plants.” Power and Energy Student Summit (PESS). Dortmund, Germany (2015). https://www.efzn.de/uploads/tx_wiwimitarbeiter/S02.2.pdf ↩︎
Las eficiencias más altas se alcanzan en condiciones de funcionamiento óptimas. La pérdida de eficiencia adicional es causada por el hecho de que durante la expansión, el depósito de almacenamiento se descarga y la presión disminuye. Mientras tanto, se requiere que la presión de entrada para el expansor varíe solo en un rango mínimo para garantizar una alta eficiencia durante la expansión. Para reunir ambos requisitos, el aire se puede almacenar en un tanque con presión excedente y reducir a la presión de entrada del expansor requerida, lo que obviamente está relacionado con la pérdida de eficiencia. ↩︎
Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage (AA-CAES), Energy Storage Association. Retrieved May 2018. http://energystorage.org/advanced-adiabatic-compressed-air-energy-storage-aa-caes ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Sun, Hao, Xing Luo, and Jihong Wang. “Feasibility study of a hybrid wind turbine system–Integration with compressed air energy storage.” Applied Energy 137 (2015): 617-628. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261914006680 ↩︎ ↩︎
De hecho, las plantas CAES de hoy son esencialmente turbinas de gas convencionales en las que la compresión del aire de combustión se separa del proceso real de la turbina de gas. A diferencia de las turbinas de gas convencionales, que consumen aproximadamente dos tercios de su combustible de entrada para comprimir el aire en el momento de la generación de energía, CAES precomprime el aire con electricidad de bajo costo de la red eléctrica, en horas de menor actividad, y lo utiliza con algo combustible de gas para generar electricidad cuando sea necesario. ↩︎
Smil, Vaclav. “Energy in world history.” (1994). ↩︎
Ewbank, Thomas. A Descriptive and Historical Account of Hydraulic and Other Machines for Raising Water, Ancient and Modern: Including the Progressive Development of the Steam Engine. No. 32707. Tilt and Bogue, 1842. ↩︎
Nye, David E. “Hunter Louis C. and Bryant Lynwood. A History of Industrial Power in the United States, 1780–1930. Volume 3: The Transmission of Power. Cambridge, Mass, and London: MIT Press, 1991. Pp. xxv+ 596 ISBN 0-262-08198-9.” The British Journal for the History of Science 25.4 (1992): 476-477. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
“The transmission and distribution of power from central stations by compressed air“. William Cawthorne Unwin, B. 1891. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
“Compressed air, its production, uses, and applications; comprising the physical properties of air from a vacuum to its highest pressure, its thermodynamics, compression, transmission and uses as a motive power“, Gardner D. Hiscox, 1909 ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
“La SUDAC, un siècle d’air comprimé au bord de la Seine“, Denis Cosnard, Des usines à Paris, 2011. ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
“Histoire de la SUDAC (1877-1996)” (PDF), Tristan de la Broise & Florence Meffre, 1996 ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
“The transmission of power by compressed air“, Robert Zahner, 1890 ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
“Compressed air: experiments upon the transmission of power by compressed air in Paris (Popp’s system)“, F.E. Idell, 1892 ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Las conversiones de energía no son necesariamente algo malo. La transmisión de potencia mecánica no implica conversiones de energía, pero tiene pérdidas de energía muy elevadas cuando es transportada a largas distancias y cuando se subdivide para una gran cantidad de máquinas. Esta es la razón por la cual los llamados ” equipos de transmisión eólica y neumática” aparecieron en la escena en el siglo XIX. Aunque su conversión a otra forma de energía implica una pérdida de energía, esta pérdida se compensa , ya que su eficiencia es mucho mayor en la transmisión y subdivisión. Sin embargo, la combinación de dos equipos de transmisión eólica y neumática, como el aire comprimido y la electricidad, es un desperdicio por definición. ↩︎
Ibrahim, Hussein, et al. “Study and design of a hybrid wind–diesel-compressed air energy storage system for remote areas.” Applied Energy 87.5 (2010): 1749-1762. http://www.academia.edu/download/42460658/Study_and_design_of_a_hybrid_winddiesel-20160209-23813-kip9us.pdf ↩︎
Cheng, Jie. Configuration and optimization of a novel compressed-air-assisted wind energy conversion system. The University of Nebraska-Lincoln, 2016. https://digitalcommons.unl.edu/cgi/viewcontent.cgi?referer=https://www.google.es/&httpsredir=1&article=1081&context=elecengtheses ↩︎
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Torrence, Euart Carl. “Hydraulic air compressors.” (1898). http://scholarsmine.mst.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1385&context=bachelors_theses ↩︎ ↩︎
Pèlachs, Albert, et al. “Changes in Pyrenean woodlands as a result of the intensity of human exploitation: 2,000 years of metallurgy in Vallferrera, northeast Iberian Peninsula.” Vegetation History and archaeobotany 18.5 (2009): 403-416. ↩︎ ↩︎
Tomàs, Estanislau. “The Catalan process for the direct production of malleable iron and its spread to Europe and the Americas.” Contributions to science (2000): 225-232. https://www.raco.cat/index.php/Contributions/article/viewFile/157654/209545 ↩︎ ↩︎
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Schulze, Leroy E. Hydraulic air compressors. Vol. 7683. Dept. of the Interior, Bureau of Mines, 1954. https://babel.hathitrust.org/cgi/pt?id=mdp.39015078460238;view=1up;seq=11 ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
Hartenberg, R. S., and J. Denavit. “The fabulous air compressor.” Mach. Des 21 (1960): 168-170. ↩︎ ↩︎
Millar, Dean L. “A review of the case for modern-day adoption of hydraulic air compressors.” Applied Thermal Engineering 69.1-2 (2014): 55-77. ↩︎ ↩︎