Solamente aquel que construye el futuro tiene derecho a juzgar el pasado. Friedrich Nietzsche (1844-1900). Filosofo alemán.
6/01/2010 - 09:00h

Ahorrar energía: bioclimatismo, fotovoltaica integrada y otras técnicas.

Mientras que las empresas productoras de módulos fotovoltaicos hacen incapié en el aprovechamiento de la energía solar mediante fotovoltaica integrada, los arquitectos investigan soluciones integrales, en los que se aplican todo tipo de criterios bioclimáticos: desde la orientación de la casa hasta la construcción de ventilación natural gracias al efecto chimenea.
Centro solar
Los habitantes de Rottenburg-Oberndorf, un pueblo de 1.000 habitantes en Alemania, ya no se sorprenden cuando ven otro grupo de japoneses paseando frente a sus casas. Saben que no es el altar gótico de la iglesia de Santa Úrsula lo que les atrae, sino el Sonnenzentrum -Centro solar-.  El Centro Solar es un edificio calefactado exclusivamente mediante energías renovables, y se trata del edificio corporativo de una empresa alemana de renovables. Su propietario, Thomas Hartmann, lleva 15 años instalando sistemas solares. Su objetivo al construir el edificio era popularizar la idea de la arquitectura solar. Y ha funcionado. Vienen arquitectos, profesores de universidad, cientítificos, politicos, maestros, y miembros de otras muchas profesiones, que quieren ver cómo se puede calefactar un edificio con renovables en los tiempos de declive de las energías renovables.
 
Su concepto es sólo uno más entre lo que empieza a denominarse 'arquitectura solar'. Este concepto puede variar mucho, según quien lo maneje. Algunos arquitectos se inclinan más por un acercamiento  a la cultura local y a las condiciones climáticas, buscando crear un edificio con la mínima demanda de energía, que deberá ser cubierta mediante renovables. Se trata de algo parecido a la arquitectura bioclimática, aunque un edificio puede ser ambas cosas a la vez: biolclimático y solar, puesto que se le considera solar cuando cubre un mínimo del 50% de la energía mediante energía solar; los fabricantes de los módulos, sin embargo, solamente apuestan por la fotovoltaica integrada.
 
El proyecto AREE, Jordania
 
Arquitectura bioclimática en el MediterráneoEn Aqaba, Jordania, el arquitecto holandés, Florentne Visser ha diseñado un ejemplo de arquitectura solar integrada que tiene en cuenta las condiciones específicas de la zona. Un proyecto de la UE denominado MED-ENEC busca el desarrollo de edificios eficientes que utilizan energías renovables, diseñados para estar situados en el sur y este de la zona mediterránea.
 
El diseño de este tipo de edificios combina el conocimiento histórico y las prácticas de construccion de la región con técnicas y soluciones modernas.  Según simulaciones calculadas por ordenador,  el consumo de electricidad de este tipo de edificio sería de unos 38 MWh, lo que reduciría la factura en un 70%. "Los costes de construcción son un 45% más elevados que los de una casa convencional, pero se amortizan en unos doce años", asegura Klaus Wenzel, director del proyecto MED-ENEC. Pero en estas cifras se cuentan tecnologías que aún se encuentran en experimentación. Si la construcción de estos edificios fuese en serie y se utilizasen sólo las tecnologías probadas más eficientes, el sobrecoste se limitaría a unos 12.000 euros. Una cifra de risa si se compara con el ahorro que proporciona y con el coste general de la casa.
 
Algunos de los criterios bioclimáticos aplicados en Aqaba fueron la orientación del edificio, intentando reducir al máximo la absorción de calor durante el verano y las pérdidas de calor durante el invierno. De esta forma, las ventanas son pequeñas y se ha ideado un sistema de ventilación natural. La escalera utiliza el efecto chimenea generado por conductos que permiten la entrada de aire por el inferior de la casa y la expulsión del aire por la parte superior, a través de agujeros situados bajo el techo. El aislamiento es igual de importante; para fomentarlo, se han utilizado ladrillos fabricados a base de material volcánico. En el ejemplo de Aqaba, además, se utiliza un sistema solar para la calefacción y para la refrigeración por absorción. Se utiliza también enfriamiento por evaporación, para lo cual se ha construido un estanque de agua localizado en la salida del jardín.
 
Pero la solución no siempre pasa por la energía solar. A veces puede tener sentido utilizar una bomba de calor. Esto es lo que se ha hecho en Palestina y en Turquía. Pero en algunos  países del área mediterránea, los argumentos que apelan al cambio climático o a la protección del medio ambiente no llegan ni a las autoridades ni a los ciudadanos de a pié. Sólo argumentaciones que se basan en el ahorro de dinero pueden ser esgrimidas en estas naciones. Los proyectos entonces sí que son bien recibidos en los países en los que la energía no recibe subvenciones, tales como Turquía.
 
Para alcanzar el éxito en estos proyectos, es necesario tener en cuenta también técnicas tradicionales que no tienen que ver con la elevada tecnología de hoy en día. Combinar una buena orientación de la casa con la creación de sombra puede ahorrar hasta un 20% de la energía necesaria para refrigerar. "En el pasado, asegura Klaus Wenzel, director del proyecto, las cosas ya se hacían muy bien, había un montón de sabiduría popular aplicada. Se utilizaba la masa termal, el sombreado, la ventilación natural, la orientación adecuada, así como patios interiores con fuentes, para optimizar la temperatura tanto en invierno como en verano".
 
El proyecto Sakhnin, Israel
 
Este edificio también es resultado del programa MED-ENEC. Está situado en una ecoadea de 100.000 m2 en Sakhnin. Tiene 2.101 m2 y se trata de un centro de demostración destinado a la educación y a la investigación. El edificio, que muestra un diseño vernáculo basado en piedra, incluye salas de lectura, clases, laboratorios, oficinas y áreas públicas.
 
Sakhnin, localizado en Galilea, al norte de Israel, tiene un clima mediterráneo con una temperatura media de 26,2ºC durante el verano y 10,9ºC durante el invierno. La radiación solar es de 1000 a 1100 W/m2 en verano y entre 500 y 700 W/m2 en enero, el mes más frío del año en esta región. Por lo tanto, se requiere energía tanto para refrigerar como para calefactar.

El objetivo era ahorrar energía. Esto se consiguió  a través de dos niveles diferentes. En el primero, se tuvieron en cuenta elementos estructurales de la construcción, tales como el aislamiento, un patio central, tejados con forma de cúpula, el sombreado, fuente, etc. A través de este nivel, se consiguieron ahorros de entre un 50 y un 70% de energía en comparación con un edificio convencional.

En segundo lugar, se instalaron sistemas bioclimáticos activos, es decir, fotovoltaica, solar térmica y un aerogenerador. También se introdujeron otros sistemas basados en la eficiencia energética e instrumentos de control.

Durante 18 meses se estuvo analizando el consumo de energía del edificio, que anualmente alcanza los 68.000 kWh, y el resultado fue que ahorra un 72% de energía frente a un edificio convencional.

Casas bioclimáticas en Suiza
Bioclimatica en Suiza 

Rebajar la demanda de energía y cubrirla en la medida de lo posible mediante renovables también es el objetivo de Josef Jenni. Este constructor de acumuladores solares causó sensación en 1989, cuando construyó un edificio unifamiliar que funcionaba únicamente mediante energía solar en Emmental, Suiza. La instalación, que según Jenni apenas ha sufrido variaciones desde 1989, todavía está operativa. La casa está ahora mismo habitada por el hermano de Jenni. En 2007, Jenni construyó el primer bloque de pisos europeo alimentado exclusivamente mediante energía solar.

En el centro de Europa, donde la radiación solar no es tan potente como en la zona mediterránea, la prioridad es capturar la máxima radiación posible. Por este motivo, sólo se construye con la fachada principal orientada hacia el sur. Todo el edificio debe estar muy bien aislado para minimizar las pérdidas de energía, que también son más elevadas que en la zona mediterránea, dado que las temperaturas en invierno son más bajas. En la fachada principal, la que da hacia el sur, se instalan grandes ventanales muy bien aislados, para aprovechar el sol invernal. Los colectores solares se instalan en el tejado. En el sistema de Jenni, se utiliza una caldera de biomasa para completar el aporte de energía.

En Alemania se ha popularizado este tipo de construcción que aplica el modelo de Jenni gracias al interés mostrado por los miembros del Instituto Solar -Sonnenhaus-Institut.  Desde que el precio del barril superó los 100 dolares, el número de miembros del Sonnenhaus-Institut ha ido creciendo de forma más acusada. Fue creado priginalmente por cinco empresas instaladoras, pero ahora se encuentran entre sus miembros 190 arquitectos y constructores, entre otros. El director, Georg Dash, calcula que se han construido unas 100 casas gracias a esta institución.

Thomas Hartmann, uno de los miembros fundadadores del Sonnenhaus-Institut, ha construido un edificio bioclimático  que alberga un restaurante con un horno que funciona mediante biomasa, oficinas, un almacén y un apartamento privado. El edificio tiene un área total de 2.000 m2.  "Queríamos crear una solución que integrase la energía solar en el diseño. Pero aplicando criterios de estética y eficiencia energética." La fachada está orientada directamente hacia el sur. Las paredes están aisladas con celulosa y cáñamo. Las ventanas tienen triple cristal, y se ha creado una gran fachdada de cristal en la cara sur para aprovechar al máximo el sol en invierno. También en esta fachada sur se está utilizando un sistema solar térmico para el calentamiento del agua. Se utiliza una caldera de biomasa para completar la producción de energía.

Quien entra en este edificio no deja de preguntarse qué es la cosa extraña de forma esférica situada en la entrada del mismo. Pues se trata del acumulador solar, un gran depósito de agua con capacidad para 20.000 litros, con una altura de 9 metros y un diámetro de 1,7 m, está diseñado para llamar la atención de los visitantes sobre el concepto arquitéctonico de la casa. Ahora, que el edificio lleva 3 años operativo, Hartmann confirma que puede cubrir el 80% de la demanda de energía mediante energía solar, térmica, fotovoltaica y pasiva. Sólo son necesarios 8 m3 de leña anuales para cubrir la demanda restante.

Casa fotovoltaica en Suiza

Lo que más llama la atención de la casa multifamiliar Power Statio B, de Bennau -Alemania- es una instalación fotovoltaica integrada en tejado de 35 kW. Los módulos, con células negras monocristalinas, cubren 220 m2 en un tejado de 40º. La producción es de 33.000 kWh anuales, lo que cubre completamente la demanda de electricidad de las siete familias que habitan la casa.

Pero esto no es todo. También hay 150 m2 de colectores solares térmicos integrados en la fachada.  Y otra parte de la fachada es fundamentalmente cristal, con lo cual se utiliza la radiación solar de forma pasiva también. Según la oficina de arquitectos Grab Architekten AG, situada en Altendor, Suiza,  "la integración vertical de los módulos y colectores reduce la producción en un 20%, pero a cambio esta producción es más constante, lo que evita la instalación de un depósito de agua grande, que resulta más caro, y es suficiente con la utilización de un tanque más pequeño, que resulta más económico. De esta forma, existe un superávit de energía en verano, que se exporta a casas vecinas.  Así, se compensa también el uso de madera en invierno".

Fuete: Solar and Wind Energy, diciembre 2009

 
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