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Demasiada combustión para tan poco fuego

Sun, 29 Dec 2019 00:00:00 +0000

Illustración: [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/).

El fuego – utilizado en nuestros hogares durante más de 400.000 años - sigue siendo la tecnología doméstica más versátil y sostenible que la humanidad jamás ha conocido. Únicamente el fuego proporcionaba lo que ahora obtenemos a través de una combinación de electrodomésticos modernos como el horno y la placa de cocina, el sistema de calefacción, las luces, el frigorífico, el congelador, la caldera de agua caliente, la secadora y el televisor. A diferencia de estas tecnologías más recientes, el fuego no necesitaba de una infraestructura central para que funcionase, y podía construirse localmente con materiales fácilmente disponibles.

Del hogar a la central eléctrica

El uso habitual del fuego se remonta a –por lo menos– 300.000 o 400.000 años atrás. ¹² Hasta el siglo XX, el fuego alimentado con biomasa era la única energía que los “electrodomésticos” empleaban en el hogar, con independencia de que las personas habitasen en una cueva, en una cabaña temporal o permanentemente en un edificio. Los primeros refugios a menudo se erigieron con el propósito expreso de mantener vivo el fuego y protegerlo del viento y la lluvia.

Durante la mayor parte de la historia, el fuego tomó la forma de un hogar abierto, construido en el suelo de tierra en un refugio. El humo del fuego escapaba por un agujero en el techo. A partir del siglo XIV, en Europa, el hogar abierto fue gradualmente reemplazado por el fuego de una chimenea, la mayoría de las veces construida en la pared. En las regiones más frías (como Escandinavia) solían construirse estufas de azulejo, más eficientes en términos de energía; mientras que en climas más suaves (como el Mediterráneo) la gente seguía utilizando los braseros, cestos metálicos portátiles en los que se quemaba carbón. En los siglos XVIII y XIX, las chimeneas comenzaron a sustituirse por estufas de metal.

El fuego continuó siendo un elemento central de los hogares hasta el siglo XX, momento en el que fue relegado por una amplia variedad de electrodomésticos conectados a infraestructuras centrales. Actualmente, en las sociedades industriales, incluso las estufas metálicas en los hogares nos parecen extrañas. La combustión en los espacios abiertos prácticamente se ha prohibido, especialmente en las ciudades. Los edificios nuevos ya no disponen de chimeneas ni agujeros en el techo.

La centralidad del fuego en los hogares permaneció hasta el siglo XX, cuando fue reemplazado por una amplia variedad de electrodomésticos conectados a infraestructuras centrales.

“Paradójicamente”, escribe Luis Fernández-Galiano en Fire and Memory: On Architecture and Energy, “las viviendas que comenzaron como lugares donde promover el fuego, hoy evitan la quema abierta”. ³ Por su parte, Stephen J. Pyne, en Fire: A Brief History, observa: “Los residentes de áreas urbanas pueden pasar años sin ver un fuego. Mayormente, éste aparece por accidente o como un incendio provocado, y casi siempre entraña peligro. ⁴

Sin embargo, el fuego está lejos de desaparecer. Miles de fuegos individuales en hogares han sido reemplazados por unos pocos fuegos gigantescos en las centrales eléctricas. Y el fuego también arde en cualquier otro lugar. “En nuestra economía de la abundancia”, escribe Stephen J. Pyne, “el fuego está en el corazón de la magia –en fábricas, automóviles, hogares y centrales de energía … Las ciudades modernas siguen siendo ecosistemas impulsados por el fuego … Si se apaga la combustión, se apaga la ciudad. Pero la llama abierta en sí se ha desvanecido. Como un agujero negro en el espacio, el fuego ha dado forma a todo lo que lo rodea sin ser visible”.

La industrialización sólo ha alterado, pero no abolido la combustión. Lo más importante es que el fuego empezó a emplear otra fuente de energía: los combustibles fósiles en lugar de la biomasa. Hasta el siglo XX, casi todos los fuegos provocados por el hombre eran producto de fuentes de energía renovables: la leña, la hierba o el estiércol –la turba y algunos de los primeros usos del carbón eran las excepciones. Hoy en día, en las sociedades industriales, la llama de casi todos los fuegos prende con gas, carbón o petróleo.

Fuego vs. Electricidad

A nivel global, unos pocos miles de millones de personas aún viven en hogares construidos alrededor de un fuego a la vieja usanza, a menudo en forma de hogar abierto. Algunas personas en el mundo occidental consideran que esto es una práctica atrasada y primitiva que debe ser abolida, a pesar de que se basa en el uso de fuentes de energía renovables. Por ejemplo, en 2011 la ONU y el Banco Mundial lanzaron la iniciativa Sustainable Energy for All, con el objetivo de “garantizar el acceso universal a los servicios de energía modernos” en 2030. ⁵ El concepto de “servicios de energía modernos” es vago, pero en esencia se refiere al uso de la electricidad y del gas –por lo tanto, en la práctica, al uso de combustibles fósiles.

“Los urbanitas ven el fuego como una tecnología que puede ser sustituida por otras tecnologías más avanzadas”

Iniciativas como esta implican que los “servicios de energía modernos” son “mejores” que el tradicional hogar abierto o la chimenea. “Los urbanitas ven el fuego como una tecnología que puede sustituirse por otras tecnologías más avanzadas”, escribe Stephen J. Pyne. “Si el fuego es un dispositivo, quieren una actualización sin llamas ni humo”.

Algunos ejemplos de estas actualizaciones libres de humo y de llama son los paneles solares fotovoltaicos y las turbinas eólicas de hoy en día, supuestamente llamados a terminar con la dependencia de combustibles fósiles para proporcionar los “servicios de energía modernos”. Sin embargo, ¿cómo pueden realmente compararse el tradicional hogar abierto con los “servicios de energía modernos” (incluyendo los que usan fuentes de energía renovables) en términos de eficiencia, sostenibilidad, salud y seguridad? ¿Qué estamos diciendo realmente cuando argumentamos que la electricidad o el gas son “mejores” que el fuego tradicional?

La versatilidad del fuego

Una razón por la cual las personas de las sociedades industriales consideran que el fuego abierto es ineficiente e insostenible es porque desconocen, sencillamente, cómo lo usaron sus antepasados. Si actualmente consideramos que el fuego es ineficiente es porque sólo medimos la eficiencia de una de sus funciones; por lo general, suele ser la calefacción de espacios. No obstante, nuestros antepasados no sólo utilizaron el fuego para calentarse. También lo utilizaron, entre otras cosas para cocinar, iluminar, preservar los alimentos, calentar el agua, secar la ropa y protegerse de depredadores e insectos.

Illustración: [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/).

El fuego es extremadamente versátil; es difícil destacar qué funciones fueron las más valoradas por nuestros antepasados. Por consiguiente, si medimos el uso de energía del fuego doméstico y lo comparamos con la tecnología moderna, no deberíamos compararlo únicamente con el uso de energía del sistema de calefacción o de la cocina, sino con el uso de energía de todo el hogar.

Cocinar con fuego

Sólo como dispositivo de cocina, el fuego puede acomodarse a una amplia variedad de métodos de cocción y reemplazar un número sorprendente de electrodomésticos de cocina modernos. El fuego no sólo funcionaba como dispositivo de cocina, sino también como horno. Para asar y asar a la parrilla, los alimentos se colocaban en un asador giratorio e iban cocinándose por exposición directa al fuego. Para hornear, se colocaba un recipiente de arcilla (un “horno holandés”) en las brasas del fuego. Alternativamente, se construía un horno separado en la jamba o parte trasera de la chimenea, o como estructura independiente fuera de la casa. Para hervir y freír, una olla colgaba sobre el fuego. ⁶⁷

El fuego también era el encargado de cubrir las funciones de muchos electrodomésticos más pequeños. Por ejemplo, puede pensarse que las personas sólo comenzaron a comer tostadas con la aparición del tostador eléctrico en el siglo XX, pero antes de ese momento, simplemente se sostenía un “tenedor para tostar” en el fuego. Del mismo modo, la preparación rápida de bebidas calientes no comenzó con la invención del calentador de inmersión eléctrico: mucho antes, las personas sumergían una herramienta de hierro hirviendo en una taza, calentando las bebidas en cuestión de segundos. ⁸

Sólo como dispositivo de cocina, el fuego puede acomodarse a una amplia variedad de métodos de cocción y reemplazar un número sorprendentemente grande de electrodomésticos de cocina modernos

El fuego también reemplazaba nuestros frigoríficos y congeladores actuales. En The Food Axis: Cooking, eating, and the architecture of American houses, Elizabeth Collins Cromley describe cómo se colgaban la carne y el pescado en lo alto del fuego durante varias semanas, de manera que el humo los preservase durante más tiempo. ⁶ A un nivel más simple, nuestros antepasados colgaban los cortes de carne o pescado en la chimenea de la cocina o, si no había chimenea, muy por encima del fuego, colgados en el techo. El pescado y la carne también podían ahumarse en la salida de humos o campana de la chimenea, bien como un anexo de la chimenea de la cocina, bien como una cámara construida independientemente de la chimenea, en el sótano o en la buhardilla. El ahumadero también podía estar en un edificio independiente.

Otros métodos parar conservar los alimentos también dependían del fuego. Las frutas, las verduras y las hierbas se secaban al fuego cuando el clima local no era lo suficientemente soleado. Para escarchar la fruta, elaborar la mantequilla y el queso se requería el calor del fuego. La sal, esencial para la conservación de los alimentos, se colgaba de la chimenea para mantenerla seca. ⁶

Distribuyendo Calor y Luz

El fuego, además de calor y humo, también produce luz. Como fuente de luz, el fuego era tan versátil como la iluminación eléctrica actual. La llama del fuego no sólo estaba presente en braseros o chimeneas, sino en antorchas, velas de junco y más tarde, velas y candiles. ⁹¹⁰ El calor del fuego podía extenderse, asimismo, por todo el hogar. A pesar de que la cocina solía ser el único espacio de la casa en calentarse, las brasas del fuego podían trasladarse a dispositivos portátiles de calefacción, tales como la estufa de pies o el calentador de camas. ¹¹

El fuego también calentaba el agua con la que se llevaba a cabo las tareas de lavar y fregar, una práctica que continuó con la aparición de las estufas de leña de hierro fundido; muchas de ellas tenían tanques de agua caliente. Al mismo tiempo, el fuego permitía que la ropa se secase, sustituyendo así las secadoras actuales. Y no sólo se empezó a planchar la ropa con la plancha eléctrica; desde la Edad Media, nuestros antepasados utilizaban planchas de metal lisas que se calentaban al fuego, en estufas o en “cajas de hierro” con brasas de carbón en su interior; algunas de éstas incluían una pequeña chimenea para mantener el olor a humo lejos de la ropa. ¹²

La gente no empezó a planchar sus ropas con la aparición de la plancha eléctrica. Desde la Edad Media, nuestros antepasados utilizaban planchas de metal lisas que se calentaban al fuego o con una estufa

Otra función del fuego era como centro de conversaciones y la socialización. Durante miles de años, el lugar donde ardía el fuego era “el antiguo foco de la conversación y el alma crepitante de la casa”. ³ Los televisores y teléfonos móviles han asumido actualmente estos roles, pero es dudoso que tengan el mismo atractivo para las personas que el fuego. Una cantidad considerable de bienes de consumo electrónicos imitan el efecto del fuego (como las vela o la chimenea eléctrica, las bombillas led con efecto de llama parpadeante, los vídeos de fuegos crepitantes), lo que parece indicar que los seres humanos echamos de menos el fuego.

Sostenibilidad y eficiencia

En los hogares que se constituían alrededor del fuego, la elaboración de bebidas calientes y tostadas, el secado de ropa o la iluminación ambiental no aumentaban el consumo de energía; simplemente se hace un uso más eficiente del fuego preexistente para otros fines, como el calentamiento de espacios. Para lograr el mismo resultado en la actualidad, tenemos que encender varios electrodomésticos, y todos ellos requieren un uso adicional de energía: el sistema de calefacción, el calentador de inmersión, el tostador eléctrico, la secadora y las luces.

Al mismo tiempo, debemos tener en cuenta la minería y el uso de energía necesarios para reemplazar el fuego por docenas de electrodomésticos de fábrica, que deben distribuirse individualmente a los consumidores. Para finalizar, debemos tener en cuenta, además, la energía y los materiales necesarios para construir y mantener las infraestructuras de las que dependen estos aparatos para funcionar, como la red eléctrica, las infraestructuras del gas o la cadena de frío. Por el contrario, se puede construir una chimenea parcialmente abierta con materiales de fácil disponibilidad, y su funcionamiento es independiente de las infraestructuras centralizadas.

Illustración: [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/).

En la actualidad, las plantas de energía renovables como los paneles solares fotovoltaicos o las turbinas eólicas no abordan adecuadamente la cuestión de la energía: igualmente deben fabricarse, transportarse, mantenerse y desecharse, e implican que podemos seguir diseñando, produciendo y desechando una gama creciente de electrodomésticos para satisfacer nuestras demandas. La electricidad de biomasa tampoco haría que este sistema fuese sostenible: aunque no emplea combustibles fósiles, una gran cantidad de energía se pierde en el proceso de conversión de la biomasa en electricidad, y aun así seguimos necesitando fábricas para los electrodomésticos y las infraestructuras.

Uso de energía comparado: Hogar Antiguo vs Hogar Moderno

Si observamos el uso de la energía que hacemos actualmente en los hogares europeos, vemos que una media del 64% de toda la energía se destina a la calefacción de espacios, mientras que el 15% al calentamiento del agua, el 14% a las luces y los electrodEl fuego podría suministrar la mayoría de estos servicios. Por lo tanto, ¿cómo puede el uso de energía de un hogar tradicional con fuego abierto, compararse con el uso de energía de un hogar moderno constituido alrededor de electrodomésticos e infraestructuras?

Obviamente, el consumo energético de los hogares modernos está mejor documentado que el de los edificios y alojamientos de tiempos pasados. Sin embargo, hay investigaciones que documentan el uso de energía de los hogares que aún dependen de un fuego tradicional.

Si medimos el uso de energía de un fuego doméstico y lo comparamos con la tecnología moderna, deberíamos compararlo con el uso de energía de todo el hogar

Una investigación de 2002 sobre el consumo de leña en las casas tradicionales en Nepal estima que el consumo anual de leña en cada hogar es de entre 6 y 33 metros cúbicos, lo que se corresponde con entre 35 y 165 Gigajulios (GJ) de energía.¹³¹⁴¹⁵ Esto es bastante en comparación con el uso total de energía en los hogares contemporáneos, que es de alrededor 75 GJ al año en Alemania y alrededor de 105 GJ en Canadá.

Sin embargo, los hogares nepalíes que participaron en la investigación estaban formados por una media de 5 a 12 miembros, mientras que en los hogares modernos la media era de poco más de dos miembros. En los hogares nepalíes del estudio, el uso de energía fue de entre 2 y 33 GJ per cápita, mientras que, en otro trabajo de investigación más reciente sobre el consumo de leña para calefacción, cocina y alumbrado en Nepal, se calcula un consumo per cápita de entre 2,5 y 10 GJ de energía por persona y año. ¹⁶¹⁷ En comparación, el consumo total de energía per cápita en los hogares es de alrededor 30-40 GJ en países como Alemania, Canadá o Países Bajos.

10.000 millones de personas alrededor del fuego

Incluso si no tenemos en cuenta los recursos adicionales necesarios para construir los electrodomésticos y las infraestructuras, el consumo energético en el hogar preindustrial parece haber sido significativamente menor de lo que es hoy. De hecho, un cálculo rápido revela que, al menos en teoría, 10.000 millones de personas que usan el hogar abierto como única fuente de energía sería una práctica perfectamente sostenible.

Suponiendo un consumo medio de leña de 6 m3 per cápita, necesitaríamos 60 mil millones de metros cúbicos de madera anualmente. Un metro cúbico de madera requiere un rendimiento anual de 0.2 ha de monte bajo, por lo que necesitamos 12 mil millones de hectáreas o 120 millones de kilómetros cuadrados de bosque si queremos evitar la deforestación. Eso es tres veces más de lo que tenemos hoy en día, y alrededor del 80% de la superficie terrestre total de nuestro planeta (150 millones de kilómetros cuadrados).

Debido a que no necesitamos espacio adicional para que las fábricas y las carreteras fabriquen y distribuyan bienes de consumo, en realidad podríamos volver al hogar abierto sin destruir el medio ambiente. No se puede decir lo mismo de 10 mil millones de personas utilizando combustibles fósiles e infraestructuras modernas.

Salud vs. Sostenibilidad

Si no es por su sostenibilidad o eficiencia, ¿por qué consideramos que los “servicios de energía modernos” son superiores al fuego tradicional? La supresión del fuego abierto en las ciudades modernas está respaldada por dos argumentos adicionales: el fuego no es saludable (ya que contamina el aire) y es peligroso (comporta riesgo de incendio incontrolable). Estos riesgos son reales, pero ¿cómo se compara el fuego con los “servicios de energía modernos” en términos de salud y seguridad?

No hay duda de que al sustituir el fuego doméstico por las infraestructuras modernas se ha mejorado la calidad del aire, la salud y la seguridad en las ciudades. Pero esto puede ser sólo una ganancia temporal; las infraestructuras modernas son, al menos, tan peligrosas para la seguridad y la salud como el fuego, debido a la dependencia de los combustibles fósiles.

¿Cómo podemos comparar el fuego con los “servicios de energía modernos” en términos de salud y seguridad?

Un ejemplo son las olas de calor y los incendios forestales que están asolando Australia mientras escribo esto; están matando personas, destruyendo propiedades y provocando que una espesa nube de humo cubra algunas de las ciudades más importantes. Sin embargo, estos incendios no han sido causados por el uso de fuegos abiertos o chimeneas; son la consecuencia del cambio climático, causado principalmente por el uso de infraestructuras industriales por parte de las personas, alimentadas por combustibles fósiles.

La gran dependencia de infraestructuras centrales para cubrir tantas necesidades vitales es otro riesgo para la salud y la seguridad: si se corta el suministro de energía a una gran ciudad, casi todo deja de funcionar, incluida la red de alcantarillado, el almacenamiento de alimentos y las alarmas antirrobo.

La visión problemática que tenemos del fuego como algo anticuado se debe en parte a la combinación de dos conceptos distintos: la “salud” y la “sostenibilidad”. De hecho, algo puede ser al mismo tiempo saludable, seguro y sostenible, como por ejemplo caminar –siempre que haya acera. Pero algo también puede ser saludable y seguro y, sin embargo, no muy sostenible (como el frigorífico, que depende de una cadena de frío que consume mucha energía). Como contrapartida, algo puede ser sostenible pero no muy saludable o seguro (como una sala en el sótano de ahumado de carne y pescado).

Salud y longevidad son conceptos que queremos, “necesitamos” o deseamos; y a los que nosotros, como individuos, nos sentimos con derecho. Así como nos sentimos con derecho a ciertos niveles de comodidad, conveniencia, velocidad o higiene. Aunque para definir la sostenibilidad, tenemos que preguntarnos qué niveles de comodidad, conveniencia, higiene, velocidad, seguridad y salud humanas puede soportar nuestro medio ambiente antes de que colapse. Cuando entran en conflicto entre sí, podemos elegir seguridad y salud antes que sostenibilidad, pero sólo a expensas de la seguridad y la salud de nuestras generaciones futuras de jóvenes.

Roebroeks, Wil, and Paola Villa. “On the earliest evidence for habitual use of fire in Europe.”. Proceedings of the National Academy of Sciences 108.13 (2011): 5209-5214. ↩︎
Berna, Francesco, et al. “Microstratigraphic evidence of in situ fire in the Acheulean strata of Wonderwerk Cave, Northern Cape province, South Africa.” Proceedings of the National Academy of Sciences 109.20 (2012): E1215-E1220. ↩︎
Fernández, Guillén, and Luis Fernández-Galiano. Fire and memory: on architecture and energy. Mit Press, 2000. ↩︎ ↩︎
Pyne, Stephen J. Fire: a brief history. University of Washington Press, 2019. ↩︎
https://www.seforall.org ↩︎
Collins Cromley, Elizabeth. The food axis: cooking, eating, and the architecture of American houses. University of Virginia Press, 2010. ↩︎ ↩︎ ↩︎
Unlike today’s gas or electric stoves and ovens, a fire has no buttons to control its temperature. For boiling and simmering, this was solved by hanging the pots on a crane, which could be raised or lowered. In ovens, cooks decided to bake pies or bread first while the oven is the hottest, then, successively as the oven cools down, gingerbread, custards, then grains could be put in to dry. [6] ↩︎
Marcoux, Paula. Cooking with fire: From roasting on a spit to baking in a tannur, rediscovered techniques and recipes that capture the flavors of wood-fired cooking. Storey Publishing, 2014. ↩︎
Hough, Walter. Fire as an agent in human culture. No. 139. Govt. print. Off., 1926. ↩︎
The energy source for these distributed fires were wood, resin, wax, fat, grease or oil. Needs for special concentration and position of the source of illumination stimulated the invention of holders, brackets, and stands. [9] ↩︎
Heating people, not spaces: restoring the old way of warming, Kris De Decker, Low-tech Magazine, 2016. ↩︎
History of ironing, Old & Interesting, retrieved December 26, 2019. ↩︎
Rijal, H. B., and H. Yoshida. “Investigation and evaluation of firewood consumption in traditional houses in Nepal.” Proceedings: Indoor Air (2002): 1000-1005. ↩︎
The energy content of 1 m3 of wood also depends on the type of wood and how it is stacked. I’ve compared apples to apples when it was possible, but this was not always the case so the result is only a rough estimate. ↩︎
The annual firewood usage in 18th century Austria (Carinthia) was limited to 35 m3 per household. Source: Peter, Sieferle Rolf. The subterranean forest. Cambridge: The White Horse Press, 2001. ↩︎
Rijal, Hom Bahadur. “Firewood Consumption in Nepal.” Sustainable Houses and Living in the Hot-Humid Climates of Asia. Springer, Singapore, 2018. 335-344. ↩︎
The results are 0.5 to 2 m3 of firewoord per person per year, which I have converted to 2.5 to 10 GJ of energy per person per year. ↩︎

Cómo Desconectar tu Vivienda de la Red Eléctrica

Tue, 17 May 2016 00:00:00 +0000

Imagen: La oficina de Low-tech Magazine funciona con energía solar.

Una instalación típica de energía solar fotovoltaica requiere de acceso privado al techo y de un gran presupuesto. Sin embargo, ¿no sería posible sortear estos obstáculos, instalando pequeños paneles solares en las repisas de las ventanas y en los balcones, conectándolos a una red de distribución de corriente continua (CC) directa de baja tensión? Para probar esta teoría, decidí alimentar con energía solar la oficina de Low-tech Magazine en casa, y escribir mis artículos desconectado de la red eléctrica.

En estos últimos años, los paneles solares son más baratos y eficientes, si bien aún están lejos de convertirse en una solución global, incluso en las regiones más soleadas. Una de las razones es que la instalación típica fotovoltaica (PV) aún se escapa del presupuesto de muchas personas. El presupuesto medio para una instalación completa fotovoltaica, de 5kW y uso residencial, oscilaba en 2014 entre 11.000 dólares en Alemania a los 16.450 dólares en EE.UU. ¹ ² Aproximadamente la mitad de esos costes cubren los gastos de instalación. ³

El segundo obstáculo con la energía solar es que no todo el mundo vive en una vivienda unifamiliar, con acceso privado a la azotea. Todos aquellos que viven en edificios de viviendas tienen pocas posibilidades de aprovechar la energía solar con un sistema convencional montado en el techo. Además, en un edificio de viviendas, el techo se cubriría de paneles solares mucho antes de satisfacer la demanda eléctrica de todos los residentes, un problema que aumenta mientras más plantas tenga el edificio. Por último, la instalación solar típica puede convertirse en algo problemático si vives en régimen de alquiler, ya sea casa o piso.

En mi caso particular, se dan todos y cada uno de estos obstáculos: vivo en un piso de alquiler y no cuento con el presupuesto necesario para instalar un sistema solar convencional. Sin embargo, recibo muchas horas sol. Mi apartamento está situado cerca de Barcelona en España, una ciudad que cuenta con una radiación solar media de casi 1700 kWh/m2/año. Además, la vivienda de 60 m2 tiene un balcón y todas sus ventanas orientadas al sur/suroeste y no queda oculta por la sombra de árboles u otros edificios.

Imagen: Vista desde mi oficina.

Estas condiciones me permiten pasar los inviernos sin un sistema de calefacción, gracias al calor solar y a la ropa interior térmica. Una caldera solar, que instaló el propietario, suministra agua caliente. La ropa se seca en el balcón.

Mientras experimentaba con paneles solares para un proyecto de arte, se me ocurrió una idea: con el sol como fuente de alimentación de gran parte de mi espacio vital, ¿no sería posible aprovechar también la energía solar del balcón y de las repisas de las ventanas, y convertir mi vivienda en un espacio desconectado de la red eléctrica? Tal instalación fotovoltaica resolvería mis problemas:

No necesito acceder al tejado
Puedo hacer la instalación yo mismo, lo cual es mucho más barato
Puedo transportar la instalación solar a otro sitio en caso de mudanza

Obviamente, la gran pregunta es si un sistema solar tan poco convencional podría suministrar o no la electricidad necesaria. Como primer experimento, decidí abastecer mi oficina de 10 m2 con la energía de los paneles solares, instalados en las repisas de las ventanas, que suman una longitud total de 2,8 metros entre la ventana de la oficina y la habitación adyacente.

Oficina doméstica con energía solar

La ventana de mi oficina es bastante pequeña (1,5 m., la mitad de una pared). Sin embargo, el dormitorio en la habitación adyacente no requiere energía, ya que desde hace años está alumbrado con tres lámparas IKEA SUNNAN. En consecuencia, la repisa de esa ventana queda a total disposición para proporcionar energía a la oficina. El espacio total es suficiente para instalar 5 paneles solares de 10 W cada uno, que suministran una potencia máxima de energía solar de 50 vatios. El balcón servirá para suministrar energía al resto de la vivienda, y daré cuenta de ello en el segundo proyecto al final del artículo.

Imagen: Oficina domestica con energie solar

Al ubicarse en las repisas de las ventanas, los paneles quedan en la sombra del propio edificio por las mañanas. Reciben luz directa del sol aproximadamente desde las 10 de la mañana hasta las 5 de la tarde en pleno invierno (un total de 7 horas), y desde la 1 de la tarde hasta las 9 de la tarde, aproximadamente, en pleno verano (un total de 8 horas). La producción máxima de energía es por consiguiente de unos 400 Wh al día.

Los paneles solares están conectados en paralelo, y acoplados a un regulador de carga solar y a baterías de plomo ácido de 550 Wh. Suponiéndoles una Profundidad de Descarga (DoD) del 33% y una eficiencia de la batería de ida y vuelta del 80%, esto proporciona un almacenamiento máximo de energía de aproximadamente 150 Wh.

¿Se puede alimentar una oficina doméstica con paneles solares de 50 vatios en horas punta y 150 Wh de almacenaje de energía?

Ahora, fijémonos en el consumo energético en la oficina de mi casa, antes de que fuese abastecida por energía solar. Me siento aquí a trabajar la mayoría de días, ya sea para investigar, escribir, o reparar y construir cosas. Los dispositivos que habitualmente consumen electricidad son:

Un ordenador portátil, con una potencia media de unos 20 W
Una pantalla de ordenador externa, que emplea 16,5 W de energía
Dos lámparas fluorescentes compactas (20W y 12W) y una lámpara LED (3W).

El uso de energía en la oficina de mi casa

Este consumo suma 35 W de potencia durante el día (con sólo el portátil y la pantalla en uso) y 70 W después de la puesta de sol (ordenador portátil, pantalla, luces). Suelo trabajar por la mañana y por la noche, más o menos de 10 a 2 de la tarde y de 8 a 1 de la madrugada. Por la tarde, hago otras cosas o trabajo en la biblioteca municipal.

El consumo total de electricidad en mi oficina es, por tanto, de 500 Wh / día (como promedio), con poca variación entre invierno y verano. En días nublados también utilizo luces por la mañana, lo que puede aumentar el uso de energía a 640 Wh / día. También hay algunos dispositivos que ocasionalmente necesitan energía:

Una impresora láser, que necesita 4 Wh para ponerse en marcha e imprimir ocho páginas. Esto equivaldría a utilizar mi lámpara de escritorio (5 W) durante más de 45 minutos
Un par de altavoces de PC (1,5 W)
Tres luces de bicicleta USB (1,4 W cada carga)
Un ventilador, que emplea entre 30-40 W de potencia
Una cámara digital, que usa 3W mientras se carga.
Un teléfono móvil (rudimentario), cuya carga completa presenta una autonomía de varias semanas

Imagen: Panel solar en la repisa de la ventana

Obviamente, mi instalación solar fotovoltaica no genera suficiente energía para alimentar el consumo total en la oficina. Mientras que el uso normal de electricidad es de al menos 500 Wh en un día de trabajo de 9 horas, las repisas de las ventanas proporcionan un máximo de 400 Wh / día. En días de cielo cubierto, la producción de energía puede oscilar a la baja entre 40 y 200 Wh / día, dependiendo de la densidad de las nubes. Además, el almacenamiento de energía es de tan sólo 150 Wh en circunstancias ideales, y el mayor consumo energético (350 Wh) se da tras la puesta de sol.

Y a pesar de todo aquí estoy, tecleando este artículo con un ordenador portátil alimentado por energía solar, en una habitación iluminada por energía solar. ¿Cómo es posible? Siguiendo estas estrategias:

Maximizando la producción de energía solar, inclinando los paneles según la posición del sol en cada estación.
Minimizando el consumo energético, instalando una red de corriente continua (CC) de baja tensión y utilizando aparatos de corriente continua.
Obligándose a reducir la demanda de energía aquellos días oscuros, manteniéndose desconectado de la red de suministro eléctrico.

A continuación, atenderemos estos puntos con más detalle. Mi sistema solar ha estado en funcionamiento desde noviembre de 2015; al principio sólo con dos paneles de 10 W, pero al comenzar la primavera se añadieron otros tres paneles.

1. Ajustar la inclinación de los paneles solares

Los paneles solares montados en el techo normalmente tienen un ángulo fijo en relación al sol. Debido a que la elevación del sol varía durante el año, un ángulo fijo supone siempre un compromiso. Los paneles instalados en posición horizontal sobre un techo plano están relativamente bien posicionados para la producción de energía en verano, pero mucho menos para su uso en invierno.

Por otro lado, los paneles solares inclinados funcionan mucho mejor en invierno, pero no tan bien en verano. En techos inclinados o tejados, el ángulo de los paneles está a menudo determinado por el ángulo de la cubierta, que no necesariamente debe coincidir con el mejor ángulo para aprovechar la energía del sol.

Un panel fotovoltaico que está inclinado de manera óptima hacia el sol de invierno puede triplicar la producción de energía en comparación con un panel colocado horizontalmente

Ajustar el ángulo del panel solar dependiendo de la estación del año puede aumentar significativamente la producción de energía en invierno. En diciembre, un panel fotovoltaico en Barcelona, inclinado de manera óptima hacia el sol de invierno, puede triplicar la producción de electricidad en comparación a un panel colocado horizontalmente.

Ya que la ventaja es mucho menor en otras estaciones del año, la media anual de producción de energía se incrementa en algo menos del 10%. Sin embargo, la inclinación de los paneles es la clave para recolectar suficiente energía solar durante los meses de invierno, cuando la escasez de energía solar es más probable.

En el caso de una instalación fotovoltaica en el balcón o en la repisa de una ventana, ajustar el ángulo de los paneles solares es tan sencillo como regar las plantas. Aunque se puede hacer pequeños ajustes cada hora, día o mes, adaptar el ángulo de dos a cuatro veces al año es más que suficiente.

Hay otra ventaja de tener los paneles solares tan al alcance de la mano: pueden limpiarse regularmente. Los paneles solares montados en el techo rara vez se limpian ya que el techo no suele ser de fácil acceso. Se asume que las pérdidas por el polvo y la suciedad están en torno al 1% de la energía generada, pero en regiones secas y polvorientas, así como en zonas con mucho tráfico, puede ser de hasta un 4-6% si no se realiza un lavado regularmente. ⁴

Ajustar el ángulo de un panel solar en la repisa de una ventana es tan fácil como regar las plantas

Obviamente, es crucial que los paneles no se caigan de la repisa de la ventana, pase lo que pase. Los alféizares de las ventanas difieren en formas y tamaños, por lo que la estructura de soporte debe hacerse a medida. En el alféizar de mi ventana, tengo una barra fija de metal que protege los tiestos de las plantas, y eso me permite bloquear los paneles solares en su sitio de forma segura.

Supongo que tengo suerte de tener estas barras en las ventanas, pero también muestra cómo los pequeños cambios en el diseño pueden marcar la diferencia. Como medida adicional de seguridad, he puesto en la base de madera de cada panel algunas piedras pesadas.

Al añadir un mecanismo para variar la inclinación de los paneles el diseño se complica, porque la parte móvil debe ser tan resistente como la base. Después de algunos intentos fallidos, he encontrado un mecanismo que parece funcionar, usando barras viejas de Mecano (2-3 capas gruesas con tuercas y tornillos más grandes). Una barra está conectada a la base de la estructura, mientras que otra se conecta a la tabla de madera que lleva el panel. Ambas barras se conectan entre sí hacia la mitad. Al aflojar esta conexión es posible ajustar la longitud de los soportes, y por tanto el ángulo de los paneles solares.

¿Ventanas solares fotovoltaicas?

Algunos lectores podrían considerar que esta aproximación está cerca de quedar obsoleta, ya que varias compañías están trabajando en ventanas de energía solar fotovoltaica: cristales que también funcionan como generadores de electricidad. Sin embargo, esta tecnología no funcionaría tan bien como los paneles solares ajustables en los marcos de las ventanas, por diversos motivos.

Imagen: Los paneles a la izquierda están inclinados en una posición óptima para la primavera, los dos paneles a la derecha están todavía en posición de invierno.

En primer lugar, las ventanas solares fotovoltaicas están la mayoría de las veces en posición vertical, que no es un ángulo eficiente para generar energía solar – la energía que genera es unas tres veces inferior a la de los paneles horizontales. ⁵ En segundo lugar, en verano sería imposible abrir las ventanas o bajar las persianas, por lo que mi oficina se sobrecalentaría fácilmente, y haría necesario disponer de aire acondicionado.

Por otro lado, mi instalación de energía solar fotovoltaica puede producir energía cuando las persianas están cerradas, y las ventanas abiertas. Además, una ventana con panel solar integrado no puede transportarse en caso de mudanza, mientras que mi sistema es totalmente móvil.

2. Optar por un sistema de CC de baja tensión

El típico sistema fotovoltaico convierte la electricidad de la corriente continua (CC) que producen los paneles en corriente alterna (CA), para así hacerlo compatible con el sistema de distribución de CA de un edificio. Debido a que muchos aparatos modernos operan internamente por CC, la electricidad por CA es luego convertida de nuevo en CC. La conversión CC / CA se realiza mediante un inversor, que se encuentra entre el regulador de carga solar y la carga. La segunda conversión tiene lugar en el adaptador CA / CC (externo o interno) de los dispositivos que están en uso.

El problema con esta doble conversión de energía es que genera pérdidas sustanciales. Esto es especialmente cierto si se trata de dispositivos de estado sólido, como luces LED y ordenadores, donde las pérdidas combinadas de la conversión CC / CA /CC ascienden a una cantidad aproximada del 30%. Debido a que son los dispositivos que también consumen la mayor parte de carga en la oficina de casa, tiene mucho sentido evitar estas pérdidas, creando en su lugar un sistema de CC de baja tensión.

Imagen: Sistema solar cc de baja tension

Como en un barco o en una caravana, la electricidad de 12 V CC de mis paneles solares se utiliza directamente en aparatos de 12 V CC, o bien se almacena en baterías de 12 V CC. Si los paneles solares generan una potencia de salida máxima de 50 W, los dispositivos dispondrán de 50 W. Cuando se trata de la alimentación de la batería, la carga y la descarga de la batería añade un 20% de pérdida de energía, lo que disminuye a 40 W la potencia disponible para los aparatos.

La elección de un sistema de CC de baja tensión aumenta la eficiencia energética en un 40%

Por otro lado, en una instalación de energía solar fotovoltaica típica, en la que tiene lugar una conversión de energía CC / CA / CC, los dispositivos sólo dispondrán de 35 W, y el resto se pierde en forma de calor durante la conversión de energía. Si se utiliza el almacenamiento de una batería de plomo ácido en un sistema de este tipo, solamente se mantiene 28 W de energía. En definitiva, en este caso concreto, la elección de un sistema de CC multiplica la producción de energía en 1,4 veces.

Optar por un sistema de CC ahorra no sólo energía sino también costes y espacio. Se necesitan menos paneles solares y no hay necesidad de comprar un inversor de CC / CA, que es un dispositivo caro que necesita reemplazarse al menos una vez durante la vida útil de un sistema solar. Lo más importante, uno mismo puede construir su propio sistema de CC de energía solar, incluso alguien tan torpe como yo. Una red de CC de baja tensión (hasta 24 V) es seguro de manipular, ya que no conlleva ningún riesgo de descarga eléctrica. ⁶ Sumando los gastos en total, conseguí desconectar mi oficina de la red de suministro eléctrico por menos de 400 euros.

Dónde encontrar dispositivos de CC

El montaje de un sistema de CC implica el uso de dispositivos compatibles con CC. Sin embargo, gracias a que muchos aparatos hoy día operan internamente con CC, no es necesario comprar todo de nuevo. Para adaptar la iluminación en mi oficina, simplemente corté los enchufes de red de los cables de alimentación, los reemplacé por enchufes compatibles con CC, que se acoplan perfectamente a mi regulador de carga solar, y finalmente sustituí las bombillas de luz por bombillas LED de 12 V.

Para poner en marcha el ordenador portátil con CC, reemplacé el adaptador de corriente por un cable de alimentación compatible con CC, disponible para su uso en automóviles. Estos cables de alimentación pueden adquirirse para cualquier modelo de ordenador portátil que puedas imaginar.

Imagen: Mi lámpara de 3 W de CC

Imagen: Mi ordenador portátil con cable de alimentación de CC

Otros dispositivos son más difíciles de adaptar, puesto que el adaptador CA / CC está situado en el interior del aparato en sí. Por ejemplo, todavía no he descubierto cómo convertir la pantalla de ordenador externa para que opere directamente por corriente continua.

Hay electrodomésticos que no pueden convertirse, pero suelen estar disponibles en una versión de CC de 12 V. Algunos ejemplos son los frigoríficos, las ollas de cocción lenta, los televisores, los compresores de aire, o las herramientas eléctricas. Estos dispositivos pueden ser más caros que sus homólogos en CA, ya que se producen en cantidades muy inferiores. Los frigoríficos de CC tienen un precio muy elevado porque utilizan aislamiento al vacío. Aunque tendría sentido en una caravana o un velero por la restricción de espacio, se trata de un coste innecesario en un edificio común.

El receptáculo del encendedor de cigarrillos en los automóviles, inicialmente diseñado para alimentar un encendedor de cigarrillos eléctrico, hace década que se ha convertido en el conector estándar de CC. Más recientemente, se ha unido otro sistema de distribución de CC de baja tensión, el conector USB. Los cables USB operan con 5 V de CC y pueden transferir tanto datos como energía. Muchos productos de electrónica de consumo tienen este tipo de alimentación.

Actualmente, estos dispositivos se cargan en el puerto USB de un ordenador portátil o de sobremesa, pero también podrían conectarse directamente a un sistema de energía solar fotovoltaica. Mientras que el cable USB estándar lleva una potencia máxima de sólo de 10 W, el estándar del nuevo USB-PD tiene capacidad para aparatos con un consumo de energía de hasta 100 W.

Días nublados

Al decantarme por un sistema de CC, he reducido considerablemente el consumo de energía en mi oficina. El consumo de mi portátil ha disminuido en un 20%. Al cambiar las lámparas a LEDs de CC directa, he reducido a la mitad el uso de energía en iluminación, de 35 W a 16 W de potencia.

Basándome en un día de trabajo de 9 horas, descrito anteriormente, el consumo diario de energía de los dispositivos que regularmente utilizo en mi oficina ha bajado de 500 a 350 Wh/día. Esto hace que el promedio de uso de energía esté por debajo de la producción de energía en días soleados (400 Wh), que son muchos en el lugar donde vivo.

En realidad, la pantalla de ordenador externa y la impresora láser todavía funcionan con la red eléctrica. El consumo energético de 350 Wh mencionado arriba incluye el uso hipotético de una pantalla externa con CC (ahorrando un 15% de energía en comparación a la versión de CA), pero no el uso de energía de la impresora. A pesar de eso, en días soleados el excedente de electricidad es significativo, por lo que también podríautilizar la pantalla externa y la impresora. Incluso en días parcialmente nublados la energía es abundante.

No obstante, el uso de energía sigue siendo demasiado elevado en días nublados, cuando la producción de energía oscila entre 40 y 200 Wh al día. Obviamente, añadiendo más paneles solares y baterías resolvería el problema, pero ese no es el camino a seguir ya que el sistema de energía solar fotovoltaico sería más caro, menos práctico y menos sostenible.

En días soleados o parcialmente nublados, tengo más que suficiente electricidad. En días más nublados, tengo que reducir la demanda de energía

Para garantizar una electricidad de 350 Wh al día durante tres días consecutivos muy nublados y en diciembre (el peor escenario de tan sólo 40 Wh de producción energética al día), tendría que incrementar la capacidad de la energía solar cuatro veces, de una capacidad máxima de 50 a 200 W, y disponer de cinco veces más baterías.

Aunque sería posible una instalación de 200 W en la repisa de las ventanas, en tal caso los paneles solares frenarían la luz solar y calentarían el interior de las habitaciones, lo cual sería contraproducente. Asimismo, la producción de electricidad sería excesiva durante la mayor parte del año.

3. Ajustar la demanda de energía para abastecer el suministro disponible

Imagen: El regulador de carga solar y la mitad de la batería de almacenamiento de mi oficina en casa.

Hay otra opción para hacer que los números cuadren si no hay suficiente sol disponible, y esta es el consumo de menos energía. Sugerir una reducción en el consumo energético es bastante controvertido, pero sorprendentemente hay muchísimas maneras de reducirlo, sin necesidad de tener que volver a la máquina de escribir y a las velas. Algunas posibilidades para la oficina de mi casa son:

Podría instalar una segunda mesa de trabajo justo al lado de la ventana. De esta manera, evitamos el uso de luz artificial los días oscuros de invierno, lo que supone un ahorro de al menos otros 40 Wh en aquellos días en que la producción de electricidad está en su punto más bajo.
Podría utilizar menos luces por la noche los días de baja energía solar. La mayor parte del año, dispongo de suficiente energía para encender todas las luces de la habitación. Sin embargo, la mayoría de los días me apaño con sólo dos lámparas, y si es necesario podría utilizar una única lámpara de 5 W o incluso de 3 W. Cuando la producción solar está en su punto más bajo, aún puedo obtener más de 13 horas de luz. Nunca tendré que pasar una noche en la oscuridad.
Podría cambiar las cargas hacia las tardes de sol. Incluso en invierno, las baterías pueden estar completamente cargadas a las 2 o 3 de la tarde en días soleados. Al añadir una carga extra al sistema en estos periodos, se aprovecha la energía solar que de otra manera sería desaprovechada. Así es como puedo cargar las luces de la bicicleta, la cámara digital o el teléfono, o cuando puedo usar la plancha de soldadura de 12 V (mi única herramienta eléctrica) o la impresora. En verano puedo utilizar el excedente de energía para alimentar dos pequeños ventiladores USB, y por supuesto, es cuando más los necesito.
Podría cambiar mi horario de trabajo. Si pudiera organizar mi trabajo entre las 9 de la mañana y las 6 de la tarde en vez de hacerlo por las mañanas y por las noches, ahorraría el doble de energía. No necesitaría más iluminación, excepto una hora aproximadamente en invierno (lo que ahorra de 70 a 80 Wh/día). En segundo lugar, utilizaría más electricidad mientras esta se está generando, evitando un 20% de carga de batería y descargando las pérdidas mientras utilizo el ordenador portátil por la noche y por la mañana (lo que ahorra otros 30 Wh). Adaptar mis horas de trabajo reduciría el consumo diario de electricidad unos 125 Wh aproximadamente, es decir, algo menos de la mitad de producción máxima de energía. Por otra parte, toda la capacidad de la batería estaría disponible para aquellos días nublados, al no producirse un consumo energético nocturno.
Podría adaptar el trabajo de ordenador a las condiciones solares. Hay una diferencia notable entre el consumo energético de un portátil al escribir (15 W) y al navegar por la web (aproximadamente 25 W). En otras palabras, puedo trabajar casi el doble de tiempo cuando estoy escribiendo, lo que podría hacer en caso de baja disponibilidad de energía.
Podría deshacerme de la pantalla de ordenador externa. Aunque es muy útil para según qué tareas, al disponer de una pantalla para escribir y otra para leer, muchas veces es un gasto de energía no del todo necesario. Deshacerme de la pantalla externa supondría un ahorro de otros 150 Wh al día. Sin embargo, probablemente se incrementaría el uso de la impresora, por lo que no está claro si realmente supone un ahorro de energía.
Durante los días consecutivos con cielos muy tapados, podría tomar medidas más drásticas, como trabajar en la biblioteca municipal, o no trabajar nada. O podría dedicarme durante el día a tareas que no requieran de ningún consumo de energía, como leer libros y tomar notas a mano. Esto comportaría ventajas extra; puede resultar refrescante para desconectar y concentrarse en algo a la vieja usanza. Salir por la noche es una manera divertida y fácil de mantener el nivel de energía lo suficientemente alto durante rachas de mal tiempo.
Podría construir un generador accionado por pedales para aquellos días nublados en los que realmente necesitase más electricidad. Estrictamente hablando, esto no es una reducción de la demanda de energía, pero por supuesto que implica un esfuerzo por mi parte. Pedaleando una hora u hora y media, generaría aproximadamente 100 Wh de electricidad, lo cual me permitiría trabajar en el ordenador de 3 a 5 horas, o bien utilizar la luz led de 5W toda la noche.

Imagen: Mi barómetro.

Con un ojo puesto en el barómetro, y siendo algo flexibles, no es tan difícil planificar el trabajo a partir de las condiciones meteorológicas. Sin embargo, hasta ahora me las he ido arreglando para sacar ventaja de estas oportunidades sobre todo en lo que se refiere a la iluminación, y no tanto en el uso del ordenador. Esto no tiene nada que ver con que el uso del ordenador permita menos flexibilidad que el de la iluminación. Más bien, es una consecuencia de cómo está construido el sistema.

Este hecho quedó claro por la forma bastante chapucera en que configuré mi experimento. Obviamente, quería probar la instalación en pleno invierno antes de escribir sobre ella, pero a esa altura sólo tenía dos paneles solares. En consecuencia, primero probé la oficina de casa, haciendo funcionar el ordenador portátil con energía solar durante dos semanas (mientras que las luces estaban conectadas a la red eléctrica convencional), y después a la inversa, dos semanas de funcionamiento con energía solar de las luces (y el ordenador con red eléctrica).

Los avances en tecnologías de eficiencia energética aumentarán constantemente las posibilidades de mi sistema desconectado de la red, sin riesgos a efectos rebotes

Los resultaron en ambos periodos de dos semana fueron notablemente diferentes. Con el ordenador, siempre podía recurrir a la red de suministro, simplemente cambiando el cable de alimentación. En consecuencia, no hubo factores externos que me obligasen a cambiar mi forma de trabajar con el fin de mantenerme dentro de los límites del presupuesto energético en un día de poca luz. En cuanto a la iluminación, sin embargo, era imposible recurrir a la red eléctrica. Tuve que cortar los cables de alimentación de todas las lámparas para hacerlas compatibles con la red de 12V CC, lo que significa que ya no podía conectarlas más a la red eléctrica de CA.

Durante los periodos de baja alimentación, no tuve más opción que disminuir la demanda de energía en iluminación, y eso es exactamente lo que hice, debo decir que sin demasiado esfuerzo. Rápidamente, hice un escritorio extra bajo la ventana para evitar el uso de luz artificial por las mañanas; apagaba las luces sin falta en cuanto salía del cuarto, y cuando era necesario trabajé con una bombilla de 5 W o incluso una de 3 W.

Siete meses después, me he acostumbrado totalmente a adaptar los niveles de iluminación a la energía solar disponible. Por otro lado, sigo enchufando el ordenador portátil a la red si la energía está baja. ¿Por qué? Porque puedo. ⁷

Imagen: El nuevo escritorio bajo la ventana

Por lo tanto, desconectarse de la red parece ser la clave para disminuir considerablemente la demanda de energía. ⁸ Tener un suministro de energía limitado también fomenta el uso de tecnología energética más eficiente. Por ejemplo, el ahorro de energía que supuso el reemplazo de las lámparas LFC por LED podría también haberse logrado sin construir un sistema de energía solar fotovoltaica.

Si no pudiese recurrir a la red de suministro eléctrico, probablemente tendría un portátil de energía más eficiente. ⁹ En el futuro, podría cambiar la batería a una de iones de litio, que comporta menos pérdidas que las de plomo-ácido. Invertir en tecnología energética más eficiente permitiría que utilizase el ordenador y las luces durante más tiempo con el mismo número de paneles solares. Al tener un suministro de energía limitado, no hay riesgo de efectos rebote que nieguen estos beneficios.

Construir múltiples sistemas de energía solar fotovoltaica

Como se mencionó al principio del artículo, alimentar con energía solar el consumo de oficina es sólo el primer paso hacia una total conversión a la energía solar en mi vivienda, y desconectarme de la red eléctrica por completo. El segundo proyecto será la instalación de un sistema solar en el balcón, que tiene 6 metros de largo y está en la sala de estar y cocina (abierta). Deberá proporcionar energía suficiente para alimentar las luces, el equipo estéreo, el router inalámbrico, el ordenador fuera de la oficina, y todos los electrodomésticos de la cocina.

Imagen: El sistema eléctrico del dormitorio

Este segundo experimento supone un mayor desafío por dos razones. La primera es que la sala de estar y la cocina también será utilizada por la segunda persona que vive en esta casa, que hará que sea más complicado administrar el consumo energético. La segunda, y aunque no tenemos tostadora, cafetera o microondas, es que la cocina eléctrica de fogones es un electrodoméstico de alto consumo energético.

Debido a que el funcionamiento con un sistema solar fotovoltaico de la cocina eléctrica emplearía demasiados paneles solares y baterías, el plan es reemplazarlo por alternativas que no sean eléctricas: uno o dos fogones solares, una cocina sin fogón, y una estufa cohete para el café de la mañana. Al emplear el calor directo del sol, podemos hacer un uso mucho más eficiente del espacio en el balcón. Otro plan es construir un sistema de almacenaje de los alimentos que permite mantener la mayoría de ellos fuera de la nevera, limitando el uso de este electrodoméstico de alto consumo energético tanto como sea posible, o eliminándolo por completo.

El sistema de energía solar fotovoltaico del balcón será totalmente independiente del sistema solar fotovoltaico de la repisa de las ventanas

El sistema solar fotovoltaico del balcón será totalmente independiente del sistema solar fotovoltaico de las repisas de las ventanas. Este enfoque cuenta con varias ventajas. Las pérdidas de energía del cable son relativamente elevadas en una red de CC de baja tensión. Configurar varios sistemas independientes limita en gran medida la longitud (y el lío) de cable.

En segundo lugar, instalar sistemas independientes permite una alimentación total que sobrepasa los 150 vatios –que es el límite de seguridad para un sistema de CC de 12 V. En tercer lugar, tener múltiples sistemas hace que sea posible empezar poco a poco y gradualmente ampliar el sistema. Así evitamos asumir grandes costes desde el inicio, y permite aprender de los errores que van cometiéndose.

Aprender de los errores

De hecho, uno de esos errores fue lo que me llevó a decidir instalar dos sistemas separados, incluso en la oficina de mi casa -relativamente pequeña- de 10 m2. Los dos paneles solares frente a la oficina están conectados a la mitad de las baterías (para alimentar las luces), mientras que los tres paneles del cuarto contiguo están conectados a otra mitad (para el consumo del portátil).

Eso es porque yo provoqué un corto-circuito en mi primer controlador de carga solar, y tuve que comprar otro mientras el primero se reparaba. La alternativa era estar sin luces durante semanas. Por tanto, la ventaja definitiva de los múltiples sistemas es una mayor fiabilidad: si un sistema falla, todavía tendremos electricidad.

Imagen: Energie solar en el balcon

Si el segundo experimento tiene éxito, y por supuesto está por ver, el plan es rescindir el contrato con nuestro proveedor de energía, que debe renovarse en diciembre. Obviamente, sería útil mantener conexión a la red, pero hay dos razones importantes para no hacerlo. La primera ha sido descrita más arriba: desconectarse de la red da rienda suelta a la creatividad y a la voluntad de reducir la demanda de energía.

La segunda razón es que instalar un sistema solar y conectarlo a la red es, económicamente, una desventaja. Al menos aquí en España, más de dos tercios de la factura de la luz se compone de costes fijos. Incluso si consumiésemos mucha menos energía de la red eléctrica a causa del sistema solar, la factura se mantendría más o menos igual.

Si el segundo experimento tiene éxito, y por supuesto esto está aún por ver, el plan es suspender el contrato con nuestro proveedor de energía

Algunos desafíos importantes siguen existiendo, especialmente la lavadora, el baño y la impresora láser. El problema con la lavadora y el baño es que están en el lado norte del edificio, lejos de los paneles solares. Podríamos ir a la lavandería, pero no hay ninguna en nuestra población. Una lavadora accionada a pedal requiere de un espacio que no tenemos.

La impresora láser podría funcionar con un inversor, que también sería útil para alimentar ocasionalmente cualquier otro dispositivo que no funcionase con corriente continua de 12 V. Sin embargo, sería necesario un inversor relativamente grande y caro, ya que la potencia de arranque de la impresora es superior a los 400 W. Por suerte, esto lo descubrí antes de freír otro costoso aparato.

Antes de empezar

Hay algunos aspectos a considerar antes de decidirse a instalar un sistema de energía solar fotovoltaica de baja tecnología:

Necesitarás suficientes horas de sol. Los paneles solares en balcones y repisas de ventanas no funcionan en todas partes. Un sistema similar al mío, pero 1000 km más al norte, producirían como media únicamente la mitad de la electricidad, con una diferencia mucho mayor entre invierno y verano.
Necesitarás la exposición correcta. Incluso en un clima soleado, no es posible el abastecimiento de energía solar si los balcones o las ventanas están orientados al norte, al noroeste o el noreste. La sombra de otros edificios o de árboles también puede echar al traste tus planes. Necesitas como mínimo unas 4 horas de sol directo en los paneles cada día.
Deberás estar preparado para reducir tu consumo de energía. Pocos habitantes de apartamentos tendrán suficiente espacio disponible para generar suficiente energía solar para un estilo de vida de alto consumo energético.
Puede que sea imposible cerrar algunas ventanas completamente. Los cables de los paneles solares entran en mi vivienda a través de una rendija abierta en la ventana corredera de mi oficina. En invierno cubro esta cavidad con corcho. No uso calefacción así que no hay pérdida de energía, aunque esto podría ser problemático en otras circunstancias. Probablemente no esté permitido hacer agujeros en ventanas o paredes si la vivienda está alquilada.
Pasarse a la energía solar en tu vivienda no hará que seas ‘100% sostenible’. Para producir los paneles solares y las baterías se utilizan combustibles fósiles. La electricidad que produzco es probablemente más intensivo en dióxido de carbono por kWh que la de la red eléctrica española, sobre todo porque mis paneles y baterías están fabricados en China. La única razón que hace mi sistema más sostenible al uso de la red eléctrica es porque te obliga a reducir considerablemente el consumo de electricidad.

Renewable Power Generation Costs in 2014 (PDF), International Renewable Energy Agency (IRENA), 01/2015 ↩︎
Photovoltaic System Pricing Trends: Historical, Recent, and Near-Term Projections (PDF), 2014 Edition, SunShot, U.S. Departmennt of Energy, 09/2014 ↩︎
Soft costs account for most of PV residential installation costs, PV Magazine, 12/2013 ↩︎
Spain’s Photovoltaic Revolution: The Energy Return on Investment (Springer Briefs in Energy), Pedro A. Prieto & Charles A. Hall, 2013 ↩︎
Power Density: A Key to Understanding Energy Sources and Uses (MIT Press), Vaclav Smil, 2015 ↩︎
Siempre que el consumo total de energía esté por debajo de 100-150 vatios (que se corresponde con 8-12 amperios en un sistema de 12 V). Hay que asegurarse también de instalar correctamente los fusibles en el sistema solar fotovoltaico para evitar incendios eléctricos. ↩︎
El uso del ordenador portátil es más complejo por la batería que lleva. Si la batería no está cargada al 100%, el ordenador automáticamente intenta cargarse cuando se conectar al sistema solar. Sin embargo, el consumo energético del portátil se triplica durante la carga, y a menos que los paneles reciban un sol radiante, mi instalación no puede proporcionar tal cantidad de energía. ‘Resolví’ esto manteniendo la batería cargada al 100%. ↩︎
Hay una interesante investigación académica acerca de la relación entre las infraestructuras de energía y la demanda energética, que trataremos en un futuro artículo. ↩︎
Tenga en cuenta que el mayor gasto energético de un ordenador portátil se produce en su fabricación. Cambiar a un portátil de energía más eficiente nunca es una elección sostenible. ↩︎

Si aislamos nuestras casas, ¿ por qué no nuestras ollas ?

Tue, 01 Jul 2014 00:00:00 +0000

Una cocina de gas y de retención de calor de 1920.

Aunque las cocinas modernas son cómodas y prácticas, lo cierto es que dejan mucho que desear en cuanto a consumo energético. Tal y como vimos en el artículo, la eficiencia térmica de una placa de cocina eléctrica no es mayor que la de un fuego convencional. En ambos casos casi el 90 % de la energía primaria se pierde durante el proceso de cocción.

Es posible cocinar más eficientemente en términos de energía, sobre todo si mantenemos la olla de cocción bien aislada. Este es el principio básico que sustenta la cocina por retención de calor; un recipiente bien aislado permite la cocción de los alimentos solo con el calor que genera la propia olla. La cocina por retención de calor es el doble de eficiente que cualquier otro sistema de cocción, debido a que la olla debe permanecer menos tiempo en el fuego, y limita las pérdidas de calor.

A principios del siglo XX, la cocina por retención de calor era un elemento común de las cocinas occidentales, similar al horno o al frigorífico. Algunos modelos incluso se integraban como un accesorio de las cocinas de gas o eléctricas; su funcionamiento consistía en una campana aislante que descendía hasta situarse sobre la olla, una vez que el fuego se había apagado.

En el artículo anterior, nos encontramos con que cocinar es un proceso increíblemente ineficiente. La eficiencia térmica varía del 13% en el caso de las placas eléctricas al 23% en el de las de gas, y del 5 al 25% en los casos del fuego abierto y de los hornillos de biomasa. Las cocinas también producen niveles considerables de contaminación del aire en el interior de las viviendas –especialmente en los países en desarrollo, pero también en las cocinas modernas de los hogares occidentales. Estos resultados muestran que tanto en los países desarrollados como en los que están en vías de desarrollo, existe mucho margen de mejora en cuanto a eficiencia energética y a reducción de los niveles de polución.

Los países ricos y pobres se enfrentan a estas cuestiones con estrategias distintas. En los países más pobres, la mayoría de los esfuerzos se centran en mejorar la eficiencia energética y en disminuir la contaminación del aire en el interior de los hogares, causada por las cocinas de leña o biomasa. Así, por ejemplo, los llamados hornillos cohete pueden alcanzar una eficiencia térmica del 45% o más, con tan sólo la mitad de las emisiones. Sin embargo, cualquier optimización de las cocinas de biomasa sigue dependiendo de la leña como combustible, y contaminando el aire.

En el mundo occidental, en cambio, se hace un uso generalizado de la mejor tecnología que hay a nuestro alcance, como las placas de inducción eléctricas. No obstante, estos electrodomésticos tienen una eficiencia térmica de tan sólo el 15%, lo que significa que el 85% restante de la energía empleada para cocinar se malgasta. En resumen, podemos concluir que, en la actualidad, mantenemos una postura no demasiado ambiciosa en cuanto a la sostenibilidad de nuestras cocinas.

¿Por qué es tan ineficiente cocinar?

Si queremos mejorar la eficiencia en la cocina, es preciso observar con detenimiento donde se producen las mayores pérdidas de energía. En las placas eléctricas y los microondas, el gasto de energía más significativo se produce por las pérdidas en la conversión energética. La conversión de combustibles fósiles o biomasa en electricidad produce un nivel de eficiencia energética del 20-45% dependiendo de la planta de energía, lo que explica por qué las cocinas eléctricas se encuentran entre los equipos de cocina menos eficientes.

Las cocinas de gas son las que más pérdidas de calor tienen entre todas las cocinas modernas. Foto: [Ashley Bischoff @ Flickr](https://www.flickr.com/photos/handcoding/2306148621/sizes/l/in/photolist-9fwxsE-ceme3-6fsdHT-baqyQD-4vMBD8-7qKtbt-7wgwmh-5mxmYh-7t5MRY-32Zkcr-334VPJ-32ZneV-6WNUnd-4otRwY-9YKx7X-eNvbyf-5K212X-6oy431-3i4xq-5dhzoB-6aXzBk-bcpTDp-3LarEn-5Ru5J2-3i4xp-4sXcWB-4tNCfP-7teghU-8XjEGz-4KFDC7-4nXEtC-CgUdE-4hWhcF-4jFwAw-7estzW-49Ti1-9n5zm5-5vGLzJ-5LULtt-6v5ReY-67t5UC-5FrWB8-5vCsSD-6psLwc-a2JTdv-SBfWT-8shCrM-52ndMn-4RfqYF-7jkgdz/).

La segunda causa más importante de pérdida de energía en las cocinas eléctricas, y la primera para los demás tipos de cocina, tiene lugar en la transferencia de calor entre la fuente de energía y los alimentos que están dentro de la olla. El recipiente de cocción no aprovecha todo el calor que produce el fuego, y el calor se pierde a través de las paredes y la tapa de la olla, así como a través del vapor.

El proceso de cocción es similar al calentamiento de un edificio no aislado con todas las ventanas abiertas

Para llevar el agua a ebullición y mantener la cocción a fuego lento, la cocina tiene que compensar continuamente esas pérdidas en la transferencia de calor. Esto es como calentar un edificio sin aislar, con todas las puertas y ventanas abiertas de par en par. Incluso las cocinas con mejor rendimiento – los hornillos cohete y los de gas de leña– sólo consiguen un máximo de eficiencia térmica del 40-50%.

Obviamente, podríamos hacerlo mejor. En cuanto a las potenciales mejoras en la sostenibilidad de las cocinas, hay cuatro tecnologías que merecen una atención especial: los faldones de olla, la cocina por retención de calor, las ollas a presión y las cocinas solares. Aunque cada una de ellas representan una solución en sí misma, al combinarlas resultan especialmente ventajosas.

Faldones de olla

Una forma sencilla de empezar a mejorar la eficiencia en la cocina es usando un faldón de olla. Este accesorio aumenta la eficiencia en la transferencia de calor entre el hornillo y la olla. Funciona con todos los tipos de cocina excepto la eléctrica. Un faldón es un recipiente, generalmente de metal, donde se pone la olla, obligando a que los gases calientes del fuego fluyan estrechamente alrededor de las paredes exteriores de la olla. Los faldones pueden aislarse del exterior, lo que comporta un beneficio adicional al disminuir la pérdida de calor por los laterales de la olla.

Un faldón de olla, Fotografía: [Ecozoomstove](http://ecozoomstove.com/blogs/ecozoom/13498333-maximum-rocket-stove-efficiency-use-a-pot-skirt).

El faldón de la olla también reduce los efectos de la asimetría de la llama, que suele ser un problema tanto en la cocina al aire libre como la interior. Los experimentos en habitaciones sin prácticamente corriente de aire muestran patrones de llama altamente asimétricos, lo que reduce la eficiencia en la transferencia de calor. Las pruebas en tres tipos de cocina Pruebas en los tres tipos de cocinas –un fuego abierto, un hornillo cohete de biomasa y otro de gas— mostraron que utilizar un faldón para la olla puede mejorar la eficiencia en la transmisión de calor en torno al 10-20% en el caso del hornillo cohete, y el 30% en el del fuego abierto. Dado que las pérdidas por transferencia de calor son la principal causa de ineficiencia en estos tipos de hornillo, no es un mal comienzo.

Ollas a presión

La olla a presión, más conocida, tiene un enfoque diferente. Una olla a presión consiste en un recipiente sellado herméticamente, que alcanza unas temperaturas del agua más elevadas gracias la presión añadida del vapor, lo que la convierte en más eficiente en términos de energía y rapidez de cocción. Puede funcionar con electricidad (como un dispositivo independiente o en una placa eléctrica), o en combinación con las cocinas de gas, de biomasa, de carbón o solar. La olla a presión reduce tanto las pérdidas por conversión de energía (emplea menos tiempo de cocción) como por transferencia de calor (elimina totalmente la pérdidas por evaporación).

Una olla a presión. Imagen: Wikipedia Commons.

No se han podido encontrar estudios científicos sobre la eficiencia energética de la olla a presión. Los fabricantes suelen anunciar un ahorro de energía y de tiempo de hasta un 70% en comparación con la cocción en una olla normal. Si asumimos que estas cifras son promedios correctos (probablemente demasiado optimistas), la eficiencia térmica en las cocinas empezará a parecernos más prometedora.

Si se utiliza una olla a presión en una cocina eléctrica, el proceso de cocción alcanzaría una eficiencia térmica del 22%, equiparándolo a un fuego bien atendido de tres piedras. La combinación de una cocina de gas con una olla a presión alcanzaría una eficiencia térmica del 39%, mientras que la combinación de un fuego bien atendido de tres piedras con una olla a presión obtendría una eficiencia térmica del 40%. El mejor resultado se consigue al combinar la olla a presión con el hornillo cohete, presentando una eficacia del 62%. ¹

Cocinas de retención del calor / Fireless Cookers

Aunque la olla a presión representa una notable mejora, este tipo de dispositivos aún siguen perdiendo calor a través de los laterales y de la tapa, y son pérdidas considerables. También se producen pérdidas en la transferencia del calor del fogón a la olla. No obstante, si colocamos rápidamente la olla en una caja bien aislada cuando los alimentos empiezan a hervir, la pérdida por transferencia de calor puede ser minimizada hasta tal punto que el proceso de cocción continúa, sin necesidad de más energía.

Cocina de retención de calor. fotografía: [Solar Cookers International](http://solarcooking.wikia.com/wiki/Heat-retention_cooking).

Este es el principio de la “cocina sin fuego” o “cocina por retención de calor”, cuyo concepto puede describirse como el de la “casa pasiva” aplicado a la cocina. Una casa pasiva es un edificio bien aislado que requiere poca energía para calentarse o enfriarse.

La cocina por retención de calor es el concepto de la casa pasiva aplicado a la cocina

La cocina por retención de calor es la clave para una cocina eficiente tanto en los países pobres como en los ricos. Prácticamente elimina la pérdida por transferencia de calor y reduce sustancialmente el tiempo de cocción en el fuego o fogón, corrigiendo así las dos causas principales de pérdida de energía durante el proceso de cocción. Las cocinas sin fuego pueden reducir el uso de energía en más del 80%, pero este potencial ahorro depende de muchos factores. Entre esos factores están el material aislante, el diseño de cocina sin fuego, el tiempo de cocción necesario, la propia comida y la rapidez con la que trasladamos la olla del fogón a la cocina de retención de calor.

Cocina de retención clásica. Fotografía: [Natuurlijk Bewaren](http://www.natuurlijkbewaren.nl/website/).

La Asociación Clean Indoor Air (PCIA) ha medido el ahorro de energía en las cocinas por retención de calor. En su estudio con 18 clases de cocinas de combustible sólido, el ahorro energía en la cocina de retención de calor equivale a una media de reducción del combustible del 50%, que es la cifra que utilizaremos en este artículo.

Si combinamos una cocina eléctrica con una cocina por retención de calor, podemos duplicar su eficiencia térmica. Combinadas, alcanzan el 26%, lo cual no es mucho, pero por lo menos representa una mejora en la eficiencia energética respecto a la cocina de gas sin más. Una cocina de gas utilizada junto a una cocina por retención de calor obtiene un 46% de eficiencia térmica, mientras que un fuego bien atendido en combinación con la cocina por retención de calor alcanza el 50%. La combinación de un hornillo cohete con la cocina por retención comporta una eficiencia de más del 80%. ¹

Estos resultados pueden mejorar aún más si combinamos la cocina por retención de calor con la olla a presión. Si usamos la olla a presión para llevar los alimentos a ebullición, y después la colocamos en la cocina por retención de calor, podemos lograr una eficiencia del 40-90%, dependiendo de la fuente de calor que empleemos. Esta cifra se compara con un máximo del 23% de nuestras cocinas occidentales, y con el 40% –máximo 50%- de las cocinas de biomasa actualizadas.

En su forma más simple, la cocina por retención de calor consiste en un receptáculo de madera, de metal o de plástico relleno de paja, ropa vieja, porexpan, papel o cualquier otro material aislante. Puede consistir incluso en una olla envuelta en un saco de dormir. Normalmente se aplica una capa aislante de 5-10 cm de grosor en los laterales; la parte superior a menudo toma la forma de un cojín o colchón, a escala reducida y fácil de manejar. Es difícil de imaginar una técnica para ahorrar energía más rentable.

Cocinas por retención de calor en la historia

En algunas partes del mundo, el concepto de cocina por retención de calor se conoce desde hace siglos. Durante la Edad Media, los europeos usaron “cajas de paja” y agujeros en el suelo rellenos de paja. Los indios americanos adoptaron un enfoque ligeramente diferente para limitar las pérdidas por transferencia de calor, envolviendo la fuente de calor (con piedras calientes por el fuego o arlita) dentro de la batería de cocina. Algunos grupos de indios americanos usaban “cestos de cocina” con este fin; cestos estancos, tejidos muy prietos, que podían revestirse de arcilla para el aislamiento. Otros, cocinaban sopas y guisos con piedra hirviendo dentro un agujero cavado en la tierra y forrado con piel de animal.

La cocina por retención de calor fue popularizada en el mundo occidental entre las décadas de 1890 y 1930. En la Exposición Universal de 1967 en París, un “artilugio de cocción automático” noruego recibió un premio. Se trataba de un simple pero elegante recipiente con cuatro capas de fieltro aislante.

Juego de Cocina sin fuego con sus ollas. Imagen: Wikipedia Commons.

Durante las primeras décadas del siglo XX, la cocina sin fuego se convertía en un elemento fijo de muchos hogares americanos y europeos

Inicialmente, la cocina por retención de calor se utilizaba principalmente entre aquellos profesionales que requerían de una mayor movilidad, como pescadores, cazadores y soldados. Los tranvías de Ámsterdam incorporaban una cocina sin fuego para el conductor. No obstante, durante las primeras décadas del siglo XX, la cocina sin fuego también se convertía en un elemento fijo de muchos hogares americanos y europeos, un accesorio que a menudo se encontraba anexo al fogón de la cocina.

Los mejores modelos estaban hechos en su totalidad de metal y recubiertos con un aislamiento de lana mineral; la olla se mantenía separada del material aislante para facilitar su limpieza y garantizar la durabilidad. Los mismos modelos se utilizaban para la refrigeración.

Imagen : Cocina sin fuego integrada en una cocina de gas.

Cámaras de cocción por retención de calor en una cocina de gas de 1910. Las campanas de aislamiento descendían hasta situarse sobre los fogones.

Otra innovación de principios del siglo XX fue la cocina por retención de calor a gas; una combinación de fogón y horno a gas, y cocina por retención de calor. Esta combinación obvió la necesidad de trasladar la olla del fogón a la cocina por retención de calor, haciendo uso de campanas de aislamiento – “thermodomes” – que descendían hasta situarse sobre el fogón. Una vez que la comida rompía en ebullición, se cerraba el gas y entonces se cubría la olla con el thermodome, sin necesidad de apartarlo del fogón. La campana subía y bajaba con la ayuda de un contrapeso.

Curiosamente, la campana descendía a mitad de camino sobre el fogón mientras el gas estaba encendido. De esta manera, el interior de la campana se calentaba por el calor que tiende a subir y de no ser así se habría perdido, asegurando que gran parte del calor retenido en el interior de la campana serviría después para mantener el nivel de cocción, una vez apagado el gas. Versiones posteriores funcionaban de manera totalmente automática, cerrando el gas y descendiendo la campana en un tiempo preestablecido.

Otro intento de fusionar la cocina por retención de calor con la de fogones era el fogón pozo “deep well cooker”“cocina en profundidad” (también conocidas como “thrift cooker” que significa cocina económica"). Los antiguos modelos, tanto de gas como eléctricos, en ocasiones disponían de uno de sus quemadores hundidos en una cavidad. Esta cavidad estaba muy bien aislada por los laterales, y contenía una olla específicamente diseñada, con una tapadera hermética y sin asas a los lados.

Una cocina “ deep well cooker” de los años 50. [Image](http://www.automaticwasher.org/cgi-bin/TD/TD-VIEWTHREAD.cgi?51147_3).

En algunos modelos, los quemadores podían también funcionar como superficie de trabajo. Aunque no fuesen realmente cocinas por retención de calor –la olla funcionaba a fuego lento – los fogones pozo reducían considerablemente las pérdidas de transferencia de calor.

Cocinas por retención de calor mejoradas

El uso de cocinas por retención de calor disminuyó en la década de 1930, para luego resurgir durante la Segunda Guerra Mundial y durante la crisis del petróleo en la década de 1970. Hoy en día, se promueve el uso de las cocinas por retención de calor principalmente en los países en desarrollo. Las ONG que han introducido esta tecnología son, entre otras, – Practical Action, HELPS International and Solar Cookers International. Los diseños realizados para países en vías de desarrollo varían, desde los cestos aislados de Solar Cookers International alas bolsas de porexpan de Wonderbag o ONIL.

Aunque las cocinas por retención de calor pueden fabricarse a un bajo coste, utilizando recursos naturales y disponibles localmente, también podrían producirse en masa utilizando materiales más sofisticados. Si bien el plástico hace que la producción de estos dispositivos sea menos sostenible, lo cierto es que también las hacen más prácticas, y los materiales aislantes de calidad superior han mejorado su rendimiento.

La cocina térmica es la versión “High tech” compacta de una cocina por retención.

Una importante innovación en el mercado occidental es la llamada cocina térmica, que apareció en la década de los 90. El dispositivo se sirve de la tecnología del vacío, el mismo principio que el termo. La cocina térmica se compone de una olla extraíble, con asas y tapa, que cabe dentro de un termo sellado al vacío con un diámetro que oscila entre los 20 y 50 cm. La olla se calienta en el fogón (sin importar de qué tipo) y luego se coloca dentro del recipiente sellado al vacío. Puedes encontrar un ejemplo aquí.

Un dispositivo de cocina térmico. La versión high tech de la cocina por retención. La olla (izquierda) se pone al fuego y una vez que rompe en ebullición se transfiere al termo (derecha). Imagen: [Thermal Cookware](https://www.thermalcookware.com/main.php?mod=Shop&file=Cats)

En un termo, o cocina térmica al vacío, el espacio entre las paredes dobles del cilindro está totalmente sellado. Al carecer casi por completo de moléculas de gas, la transferencia de calor por conducción y convección quedan prácticamente eliminadas y por lo tanto la conductividad térmica es extremadamente baja. El grosor del aislamiento, para una resistencia térmica similar, equivale a una séptima parte del de la lana mineral, y a un tercio de las espumas de foam, derivada del petróleo.

El resultado es una cocina por retención de calor mucho más compacta, que fácilmente podría convertirse en un estándar de las cocinas de los hogares occidentales, como anexo encastrado a los fogones. Los termos de cocina más pequeños se podrían utilizar para transportar comida caliente. El aislamiento al vacío también está disponible en forma de paneles aislantes,que podrían utilizarse para la auto-construcción de dispositivos de cocina por retención de calor, compactos pero súper-aislantes. (Aunque la producción casera es posible, sería necesario adaptarse a los tamaños disponibles en el mercado – cortar los paneles supondría destruir el aislamiento al vacío).

Con demasiada frecuencia, las cocinas por retención de calor se muestran como dispositivos de emergencia dirigidos a campistas, refugiados o supervivientes. Sin embargo, un dispositivo relativamente sencillo que puede duplicar la eficiencia energética de cualquier tecnología a nuestro alcance, merece mucha más atención. La cocina por retención de calor debería ser un elemento común en todas las cocinas. Aparte de su potencial ahorro energético, el uso en los países occidentales también favorecería su aceptación en los países en desarrollo.

Economía del tiempo

A principios del siglo XX, el ahorro de tiempo era el principal argumento de venta para las cocinas por retención. Esto parece extraño porque el tiempo de cocción se duplica comparándolo con el proceso de cocina convencional. Este sistema requiere un tiempo más prolongado de cocción, sinembargo, reduce el tiempo que el cocinero o cocinara debe permanecer presente.

Anuncio de principios del siglo XX.

Una vez que colocamos la olla en la cocina por retención, no requiere de más atención, y el cocinero es libre para dedicarse a otra actividad, incluso fuera del hogar. Es imposible que la comida vuelva a hervir, y no existe el peligro del fuego que requiere de vigilancia. Además, la comida puede permanecer caliente durante 6 horas o más, así que el proceso de cocinado se vuelve más flexible.

La cocina por retención también aumenta la capacidad de cualquier cocina, ya sea eléctrica o funcione con gas, carbón, leña o energía solar. Puedes cocinar un nuevo plato mientras que el otro está terminándose de cocinar a baja intensidad. Con cada dispositivo por retención que añadimos, estamos aumentando la capacidad de la cocina.

Cocinas Solares + Cocinas por retención de calor

Esta característica es especialmente interesante en combinación con la cocina solar. La cocina por retención de calor aumenta la capacidad de la cocina solar, y además permite cocinar aun cuando no se disponga de mucho sol. Cuando se utiliza la cocina por retención de calor para completar el proceso de cocción, sólo se necesita una media hora de sol para preparar la cena.

Las cocinas por retención actúan en esencia como baterías, almacenando la energía en la comida caliente. Aumentan enormemente la utilidad de las cocinas solares, haciéndolas apropiadas incluso en días nublados y en países donde hay menos radiación solar. Además, la combinación de ambas técnicas de cocción permite que puedas preparar una comida y servirla horas después de que se haya puesto el sol.

Una cocina solar low-tech. Imagen: Wikipedia Commons.

En comparación con las demás técnicas de cocina, la solar es lo último en cocina sostenible. No necesita combustible ni contamina el aire. A pesar de que las cocinas de gas o combustibles fósiles pudieran alcanzar una eficiencia térmica del 100%, seguirían dependiendo de recursos como la leña o el carbón, y también contaminando el aire. La cocina solar es la única que elimina por completo estos dos problemas.

La cocina por retención de calor aumenta enormemente la utilidad de una cocina solar

Existe una gran variedad de diseños de cocinas solares. El más simple es la caja de cocina solar, que no es mucho más que una caja aislante con una placa de cristal como tapadera. El cristal permite que la radiación solar penetre, calentando así el interior, mientras que las paredes aislantes de la caja disminuyen las pérdidas de calor. No hay mucha diferencia entre la caja de cocina solar y la cocina por retención de calor, y ambos diseños podrían fusionarse en uno solo. Las cajas de cocina solares pueden también funcionar en condiciones de nubosidad, ya que son capaces de aprovechar la radiación difusa.

Las cocinas parabólicas solares incorporan un diseño más complejo, utilizando espejos curvados para concentrar la radiación solar en un punto focal. Funcionan más rápido, generan temperaturas más altas, y son capaces de freír, asar y hacer barbacoas. No obstante, son más difíciles de construir, requieren de una reorientación frecuente hacia el sol, pueden suponer un peligro, y sólo funcionan en condiciones de cielo despejado. Las cocinas de paneles solares – tales como CooKit—incorpora elementos de ambos hornos de caja y cocinas parabólicas.

Cocina parabólica. Imagen: [Solar Cookers International](http://solarcooking.wikia.com/wiki/Heat-retention_cooking).

La cocina solar no es la única forma de aprovechar la energía del sol para cocinar. Las cocinas eléctricas o los microondas que funcionan con electricidad generada por paneles solares fotovoltaicos también pueden considerarse cocinas solares. Sin embargo, convertir la energía solar en electricidad, para luego convertir la electricidad en calor, y permitir así que hierva el agua, implica una complejidad innecesaria e ineficiente desde el punto de vista energético, y es caro en comparación con la cocina, que aprovecha directamente la energía solar.

Cocina solar de interior

Al igual que las cocinas de biomasa mejoradas y las de retención de calor, las cocinas solares se promueven principalmente en los países en desarrollo, como una alternativa al fuego abierto. Esta tecnología se distribuye a través de unas 500 organizaciones, empresas y particulares, que forman parte de Solar Cookers World Network. La promoción de la cocina de paneles y de la caja de cocina solar se dirige sobre todo hacia los hogares y colectivos de refugiados, mientras que la cocina parabólica, más sofisticada, se reserva generalmente para la cocina a gran escala en instituciones.

La promoción de la cocina solar en los países en desarrollo ha supuesto una mejora de esta tecnología, que puede aprovecharse en todo el mundo. Por ejemplo, ahora es posible cocinar en interiores mediante el uso de energía solar. Puede realizarse de dos maneras diferentes: la primera consiste en orientar una cocina parabólica en dirección a una abertura en la pared, de manera que la luz del sol se refleje en la olla; y la segunda, concentrando la luz solar para generar vapor, transportándolo luego a través de conductos hasta la cocina.

Indoor solar cooking. Image: [Solare Brücke](http://www.solare-bruecke.org/index.php?lang=en).

Ambas versiones fueron puestas a prueba por la Scheffler Community Kitchens en la India. Se aplicó la tecnología en instalaciones a gran escala, por ejemplo en el Templo Shirdi, en donde se sirvió el almuerzo preparado con energía solar a más de 50.0000 personas al día. No obstante, la energía solar en interiores también puede aplicarse a pequeña escala, como lo demuestra el sistema en la imagen que está arriba.

Las cocinas solares que se utilizan en los países en desarrollo no suelen ser de las más eficientes. Una actualización con materiales más sofisticados incrementaría considerablemente su eficacia

Aunque se trata de un equipo extraordinariamente sostenible, la mayoría de las cocinas solares que se utilizan en los países en desarrollo no son de las más eficientes. Como señala Appropedia, muchas cocinas solares son “concentradores solares en los que se ha sacrificado la precisión y la eficiencia en favor de la facilidad de construcción y el aprovechamiento de materiales”.

El rendimiento de estas cocinas podría aumentar al construirlas de un modo más sofisticado. Por ejemplo, una ventana de vidrio de baja emisividad (o low-e) hace que una caja de cocina solar sea mucho más eficiente, dado que la mayoría del calor que se escapa de la caja lo hace a través del cristal. Solar Cookers International señala que el desarrollo continuo de modelos más eficientes está impulsando la practicidad de las cocinas solares a cotas más elevadas.

Haciendo la cocina sostenible: “Cocina integrada”

Al combinar los fogones con las cocinas solares, las cocinas por retención y las ollas a presión, convertimos un proceso ineficiente en un sistema sostenible que reduce drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero, el uso de combustible y la contaminación del aire. Esto es válido tanto para los países pobres como para los ricos, independientemente del tipo de cocina que se utilice.

Cada vez más, las ONG apuestan por una combinación de cocinas solares, cocinas por retención de calor y cocinas de biomasa mejoradas; este enfoque se conoce como “cocina integrada”.[2] En la “cocina integrada”, la cocina solar se utiliza siempre que sea posible, mientras que la cocina de biomasa mejorada ofrece una solución cuando la energía solar no esté al alcance. La cocina por retención de calor se usa en combinación con ambas, incrementando la capacidad del sistema integrado de cocina y maximizando la eficiencia energética. Puedes ver un ejemplo en este video.

Un planteamiento similar en el mundo occidental podría incluso utilizar cocinas eléctricas o de gas en lugar de cocinas de biomasa mejoradas. Debido a que el uso de cocinas por retención, ollas a presión y cocinas solares reduce considerablemente el uso de las cocinas eléctricas o de gas, su baja eficiencia resulta menos preocupante. Si el uso de energía de las cocinas eléctricas y de gas se reduce sustancialmente, también se vuelve más realista suministrar esta menor cantidad de energía por medio de fuentes renovables, como por ejemplo la energía eólica.

Cocina integrada: combinación de cocinas solares, cocinas sin fuego y cocinas de biomasa mejorada.

Cada vez más, las ONG apuestan por combinar las cocinas solares con las de biomasa mejoradas.

La cocina solar y la de retención de calor son buenos ejemplos del tipo de tecnología que reivindicamos en Low-tech Magazine. Pueden ser baratas, fáciles de construir y verdaderamente sostenibles, y pese a todo siguen siendo superiores a cualquier tecnología de cocina disponible en la época preindustrial. El uso extensivo de energía hidráulica y eólica en la historia parece sugerir que la cocina solar se remonta muchos siglos atrás, pero ese no es el caso. Las primeras cajas de cocina solar experimentales, y las cocinas parabólicas, sólo aparecieron a finales del XIX.

La cocina solar y la de retención de calor podría parecernos baja tecnología, pero se integran bien con materiales de alta tecnología. Antes de la Revolución Industrial, no teníamos estaño ni papel de aluminio, como tampoco disponíamos de la tecnología al vacío, de recipientes de plástico o de cristal con aislamiento térmico. La cocina por retención de calor, junto con las ollas a presión y las cocinas solares, no implica volver a los caducos e imprácticos utensilios del pasado. Más bien, se trata de aplicar un enfoque innovador que optimiza el conocimiento y la tecnología existentes, buscando como objetivo la eficiencia radical de la energía.

Gracias a todos los lectores que me han animado a escribir sobre las cocinas por retención de ralor

This is a rough calculation as I have assumed that the cooking time is equally divided between the cooking stove and fireless cooker, and that the energy use of a cookstove is the same whether it brings water to a boil or merely simmers it. This leads to either an overestimation or an underestimation of the combined thermal efficiency, depending on the technology used. For example, a rocket stove is especially efficient at high power output and much less so while simmering water, so that the combined efficiency of rocket stove and fireless cooker is higher than mentioned. ↩︎ ↩︎