MURO TROMBE

El muro Trombe Una alternativa arquitectónica que propone potenciar la energía solar que recibe una pared para convertirla en un sencillo sistema de calefacción

En el contexto de crisis energética y reformulación de lo establecido, podemos encontrar en el pasado soluciones sencillas que nos permitan transformarlas de acuerdo a nuestras necesidades actuales. Muchos de los sistemas de acondicionamiento que hoy tenemos disponibles implican altos costos económicos y ambientales. Sin embargo, desde la arquitectura bioclimática aparecen soluciones sistémicas que adecuan el diseño, la orientación, los materiales disponibles localmente y soluciones vernáculas, entre otras instancias, para lograr el confort de las viviendas, minimizando el consumo de energías no renovables y la contaminación ambiental.

Si bien una propuesta de diseño habitacional integral se basa en conocer en profundidad las condiciones climáticas del entorno y no es posible dar recetas universales, existen soluciones válidas y posibles de ser tenidas en cuenta en el momento de definir un proyecto de construcción. Una de las tantas soluciones disponibles para aumentar la captación de la energía solar renovable y no contaminante, conservarla y distribuirla para lograr condiciones de confort en el interior de una vivienda, es el muro Trombe, llamado así en honor al ingeniero

Félix Trombe que lo impulsó en los años 60, a pesar de que la patente de los primeros diseños fue realizada por Edward Morse ya en 1881.

¿Cómo funciona? Se basa en la captación solar directa y la circulación de aire que se produce por la diferencia de temperaturas. Es básicamente un diminuto invernadero en la pared que, adecuadamente gestionado, entrega calor en los meses fríos y permite mejorar la refrigeración durante los meses cálidos a través una ventilación cruzada.

El sistema es sencillo. Se trata de un muro orientado hacia la posición del sol (en el hemisferio Sur se orienta hacia el Norte) realizado con materiales que le permitan absorber el calor como masa térmica, tales como hormigón, piedra o adobe. El muro, a su vez, se pinta de negro o de un color oscuro mate y se deja un espacio para colocar un vidrio (lo más grueso posible) con el fin de provocar el efecto invernadero a partir de la incidencia del sol. Así, la luz atraviesa el cristal y se convierte en calor que se acumula, alcanzando temperaturas más altas por el efecto invernadero (la radiación de onda larga emitida por el muro no puede atravesar otra vez el vidrio y por consiguiente calienta el aire que queda atrapado en la cámara). El muro también cuenta con dos grupos de conductos (unos superiores y otros inferiores), cada uno de los cuales tiene su respectiva compuerta.

El funcionamiento es simple. En invierno, la radiación solar incide sobre la superficie del muro y lo calienta. Este calor se concentra gracias al efecto invernadero que provoca el cristal y calienta el aire en el interior de la cámara. El aire caliente asciende entonces por convección y se dirige al interior de la casa a través de los conductos superiores del muro que se abren para tal fin. A su vez, para ocupar el vacío que se genera, el aire más fresco del interior del hogar ingresa por los orificios inferiores. Como naturalmente el aire caliente tiende a ascender y el frío a descender, el sistema se mantiene en funcionamiento constantemente, sin necesidad de empujar el aire con bombas o ventiladores. El sistema sólo provoca que circule el aire frío del interior hacia la cámara de aire, en dónde se calienta y vuelve a entrar al interior del ambiente.
Cuando la radiación solar deja de influir en este circuito, el ambiente recibe el calor a través de la inercia térmica de la pared, que fue acumulando energía y con el paso del tiempo fue atravesando el muro para calentarlo hacia el lado interno. De esta manera, la energía calorífica que había quedado almacenada en la masa del muro, se va liberando poco a poco hacia la casa durante la noche.
La estufa Trombe es básicamente un diminuto invernadero en la pared. Gestionado de manera adecuada, este sistema entrega calor en los meses de frío y permite mejorar la refrigeración durante los meses cálidos.
Ahora bien ¿cómo hacer en los meses de verano? En esa estación, como el recorrido del sol es más alto, si sobre el muro colocamos un alero, entrará mucha menos radiación solar. En consecuencia, el efecto de calentamiento del muro será inferior al que se produce en invierno. Por otro lado, al cambiar simplemente la configuración de los conductos se logra un efecto refrigerante. Se abren las compuertas de la parte superior del vidrio y el conducto de la parte inferior del muro, mientras que se cierran los conductos de la parte superior del mismo. La radiación solar que incide en el muro calienta el aire que por convección asciende y sale al exterior por la compuerta superior del vidrio. El vacío dejado por el aire que ha salido es ocupado por aire procedente del interior de la casa que entra por los conductos en la parte inferior del muro. De esta manera, se establece un efecto de succión que provoca una corriente que renueva el aire del interior de la casa y produce un efecto refrigerante. También para mejorar este efecto se suele generar un sistema de ventilación cruzada.

Al momento de diseñar el muro, es preciso acotar específicamente cada uno de los elementos que lo componen, su comportamiento en todo el sistema constructivo y las características del entorno de manera de asegurar su eficiencia. Es entonces necesario evaluar consistentemente el ancho y materialidad del muro, la superficie del vidrio y su espesor, la cantidad y tamaño de los orificios, y el espesor de la cámara de aire.

Las casas diseñadas específicamente según los criterios de la arquitectura solar pasiva y de la arquitectura bioclimática logran por su propia esencia al momento de proyectarlas un aprovechamiento automático de la energía solar. El muro Trombe es una de las tantas soluciones arquitectónicas posibles para lograr la eficiencia energética de nuestros hogares.

Toda la energía de tu casa con 5 litros de agua

En el Foro del Medio Ambiente de Aspen , el profesor del MIT Daniel Nocera ofreció una interesante visión sobre la nueva economía de la energía al afirmar que nuestros hogares podrían convertirse en plantas de energía y estaciones de servicio funcionando solamente con agua y sol. Y no es ciencia ficción.



Nocera aseguró que aún poniendo todos los medios para aumentar la producción de biocombustibles, aumentando la potencia instalada de energía eólica, construyendo una nueva planta nuclear cada 1,5 días y ahorrando el 100% en nuestro consumo actual de energía (sí, lees lo correcto), todavía nos quedaremos cortos para cuando llegue 2050. Su estimación es que necesitaremos para entonces una producción de 16 TW que, con los medios actuales, no se conseguirá. Pero hay una solución. Y no hay que inventar nada nuevo.

Nocera adelantó que el MIT anunciará en las próximas semanas una patente para un electrolizador barato y eficiente fabricado con cobalto y fosfato de potasio. Esta tecnología, alimentada por un área de paneles fotovoltaicos de 6 x 5 metros en la cubierta, será capaz de suministrar energía de una vivienda entera, además de hacer funcionar la pila de combustible de un coche durante 500 km, con tan solo cinco litros de agua.

El nuevo electrolizador trabaja a temperatura ambiente (”podría funcionar ahora mismo con este vaso de agua”) para producir hidrógeno y oxígeno de manera eficiente a partir del agua de manera simple, utilizando la energía solar como fuente primaria de energía.

Esta tecnología descentralizará la producción de energía y facilitará una verdadera independencia energética. Los detalles de su implementación todavía están en desarrollo. Nocera también dijo que ‘el miedo al hidrógeno’ (seguridad) es infundado, puesto que las empresas que trabajan con este gas ya tienen los medios para almacenarlo y usarlo de forma segura.

NEWTECH2030 NEWS: NUEVAS PLACAS SOLARES DE MATERIAL PLASTICO

Spray-On Solar-Power Cells Are True Breakthrough

Stefan Lovgrenfor

National Geographic News
January 14, 2005

Scientists have invented a plastic solar cell that can turn the sun's power into electrical energy, even on a cloudy day.
The plastic material uses nanotechnology and contains the first solar cells able to harness the sun's invisible, infrared rays. The breakthrough has led theorists to predict that plastic solar cells could one day become five times more efficient than current solar cell technology.
Like paint, the composite can be sprayed onto other materials and used as portable electricity. A sweater coated in the material could power a cell phone or other wireless devices. A hydrogen-powered car painted with the film could potentially convert enough energy into electricity to continually recharge the car's battery.
The researchers envision that one day "solar farms" consisting of the plastic material could be rolled across deserts to generate enough clean energy to supply the entire planet's power needs.
"The sun that reaches the Earth's surface delivers 10,000 times more energy than we consume," said Ted Sargent, an electrical and computer engineering professor at the University of Toronto. Sargent is one of the inventors of the new plastic material.
"If we could cover 0.1 percent of the Earth's surface with [very efficient] large-area solar cells," he said, "we could in principle replace all of our energy habits with a source of power which is clean and renewable."
Infrared Power Plastic solar cells are not new. But existing materials are only able to harness the sun's visible light. While half of the sun's power lies in the visible spectrum, the other half lies in the infrared spectrum.
The new material is the first plastic composite that is able to harness the infrared portion.
"Everything that's warm gives off some heat. Even people and animals give off heat," Sargent said. "So there actually is some power remaining in the infrared [spectrum], even when it appears to us to be dark outside."
The researchers combined specially designed nano particles called quantum dots with a polymer to make the plastic that can detect energy in the infrared.
With further advances, the new plastic "could allow up to 30 percent of the sun's radiant energy to be harnessed, compared to 6 percent in today's best plastic solar cells," said Peter Peumans, a Stanford University electrical engineering professor, who studied the work. The new material could make technology truly wireless. "We have this expectation that we don't have to plug into a phone jack anymore to talk on the phone, but we're resigned to the fact that we have to plug into an electrical outlet to recharge the batteries," Sargent said. "That's only communications wireless, not power wireless."
He said the plastic coating could be woven into a shirt or sweater and used to charge an item like a cell phone.
"A sweater is already absorbing all sorts of light both in the infrared and the visible," said Sargent. "Instead of just turning that into heat, as it currently does, imagine if it were to turn that into electricity."
Other possibilities include energy-saving plastic sheeting that could be unfurled onto a rooftop to supply heating needs, or solar cell window coating that could let in enough infrared light to power home appliances.
Cost-Effectiveness
Ultimately, a large amount of the sun's energy could be harnessed through "solar farms" and used to power all our energy needs, the researchers predict.
"This could potentially displace other sources of electrical production that produce greenhouse gases, such as coal," Sargent said.
In Japan, the world's largest solar-power market, the government expects that 50 percent of residential power supply will come from solar power by 2030, up from a fraction of a percent today.
The biggest hurdle facing solar power is cost-effectiveness.
At a current cost of 25 to 50 cents per kilowatt-hour, solar power is significantly more expensive than conventional electrical power for residences. Average U.S. residential power prices are less than ten cents per kilowatt-hour, according to experts.
But that could change with the new material.
"Flexible, roller-processed solar cells have the potential to turn the sun's power into a clean, green, convenient source of energy," said John Wolfe, a nanotechnology venture capital investor at Lux Capital in New York City.