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Energía

Con una fuente estelar

Una casa que funciona con electricidad proveniente de los rayos solares participa en una competencia internacional

CONSÓRCIO BRASILUna típica red o hamaca paraguaya en la galería será el rasgo brasileño más visible de la Casa Solar Flex, una vivienda proyectada y construida por un consorcio de seis universidades, que será autosuficiente en términos de energía eléctrica, obtenida de los rayos solares. La construcción participará de una competencia en junio en Madrid, España: la Solar Decathlon Europe, una prueba entre universidades de nueve países que se realizará por primera vez en el continente europeo. Las otras cuatro competencias anteriores, las American Solar Decathlon, se realizaron en Estados Unidos, con la organización del Departamento de Energía (DOE) de ese país, que también participa en la organización del evento europeo. Los objetivos de las Decathlons son mostrarle a la sociedad que es posible habitar sosteniblemente, ampliar el conocimiento en el campo de la energía solar y formar profesionales en este tipo de tecnología. La muestra competitiva es abierta al público, incluso con visitas al interior de las casas, lo que colabora para la propagación de uso de la radiación solar para la producción de energía eléctrica.

Será la primera vez que un equipo de Sudamérica participa en la Decathlon. Los retos serán enormes. Como en un decatlón en atletismo, los competidores deben someterse a 10 pruebas y la base que asegura la no pérdida de puntos está en la sostenibilidad de la energía, capaz de hacer el suministro para toda la iluminación y el funcionamiento de aparatos electrónicos dentro de casa, además de mantener el confort térmico a una temperatura adecuada. El proyecto brasileño está en elaboración desde hace más de un año y contempla las necesidades y reglas de la prueba.

“Recibimos la invitación para la competencia de parte del profesor José Manuel Páez Borrallo, vicerrector de la Universidad Politécnica de Madrid, que estuvo en agosto de 2008 en la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ). El grupo de investigadores que estaba presente representando a las universidades resolvió formar un consorcio para sumar habilidades y dividir costos”, explica el coordinador general del proyecto, profesor Adnei Melges de Andrade, vicedirector del Instituto de Electrotécnica y Energía (IEE), de la Universidad de São Paulo (USP). “Posteriormente, aún en 2008, hicimos un concurso entre alumnos de arquitectura de las universidades brasileñas con el objetivo de obtener una casa autónoma, linda, funcional y con características sostenibles, que pudiera ser armada en los distintos tipos de clima brasileño, del frío al calor, del seco al húmedo, de Río Grande do Sul a Ceará”, comenta Andrade. La idea del grupo es que pueda reproducírsela, lo que estaría a cargo de una empresa en el futuro, y ser destinada a instalarse en lugares aislados, como por ejemplo en la Amazonia. Se destinaría al turismo sostenible, para que la presencia humana en determinados lugares no generase impacto ambiental.

En el concurso se presentaron 17 proyectos, y un jurado compuesto por tres arquitectos brasileños y dos españoles escogió cuatro. El primer lugar y el tercero fueron para la Universidad Federal de Santa Catarina (UFSC), y el segundo para la Universidad Estadual de Campinas (Unicamp). Empatado en el tercer puesto se ubicó un proyecto de la Universidad Federal de Río Grande do Sul (UFRGS). Los ganadores participaron en la formación de un equipo que, al aprovechar las mejores características de cada uno, elaboró el proyecto final. Se formó un gran equipo interdisciplinario integrado por más de 100 personas, entre alumnos de grado de arquitectura – la mayor parte –, ingeniería, diseño, marketing y periodismo, además de dos doctorandos en arquitectura e ingeniería civil. Los  alumnos pertenecen a las seis universidades que conforman el Consorcio Brasil: la USP, la UFSC, la Unicamp, la UFRGS, la UFRJ y la Universidad Federal de Minas Gerais (UFMG), y  cuentan con la coordinación de uno o más docentes de esas unidades. La casa comienza a construirse durante este mes de enero en la ciudad Universitaria de São Paulo, en el área del IEE de la USP, donde se hará la fase de montaje y pruebas. En abril será desmontada y enviada en barco a España. Allí, a comienzos de junio, serán 10 días de montaje hasta la apertura de la competencia, el día 18.

STEFANO PALTERA/U.S. DEPARTMENT OF ENERGY SOLAR DECATHLONEspacio interno
La casa brasileña tendrá 43 metros cuadrados (m2) de área construida y se instalará en una área de 74 m2. No tiene fundación y estará anclada a 50 centímetros del suelo. Es totalmente flexible, en el sentido de que es  posible modificar fácilmente el espacio interno, moldeado en divisorios de madera de reforestación, una de las exigencias del reglamento, basado en conceptos sostenibles de producción, y aberturas metálicas intercambiables. Existe únicamente un espacio fijo que se reserva para la cocina y el baño. Por fuera tendrá aletas reguladoras de los rayos solares y de la ventilación. Una de las innovaciones de la casa está en parte de los paneles fotovoltaicos que captan los rayos del sol. Instalados verticalmente, éstos pueden moverse automáticamente hacia los tres lados de la casa donde sea más fuerte la radiación solar a lo largo del día. En el tejado, los paneles son horizontales y fijos. Una de las reglas de la competencia apunta que dichos dispositivos deben adquirirse en el mercado para mostrar la factibilidad del proyecto. En la casa serán 64 paneles, y 48 van en el techo. Juntos generarán 15 kilovatios (kW) de potencia total instalada cuando el Sol esté en el cenit, es decir, en su posición de mediodía. “Estamos negociando con empresas que revenden esos paneles en Brasil”, dice Andrade. Hasta ahora no existen fabricantes de estos dispositivos en el país (lea aparte).

La competencia europea tendrá una innovación que es una tendencia mundial relativa a la energía solar. La electricidad producida por los paneles solares será inyectada en la red eléctrica de la ciudad de Madrid. De esa forma, la compañía local de distribución de energía eléctrica recibe la electricidad generada en el transcurso del día y abastece a la casa en los momentos en que ésta no produce energía. “Existen dos medidores, uno para la salida de energía y otro para la entrada de la electricidad que abastecerá a la casa. Este equilibrio o balance energético forma parte de una de las pruebas, la específica de sostenibilidad energética”, explica el alumno de arquitectura Lucas Sabino Dias, de la UFSC. En las competencias de Estados Unidos, realizadas en 2002, 2005, 2007 y 2009, la casa era totalmente autónoma, pues la energía que se capta del sol era almacenada en grandes baterías, similares a las de los coches – que son muy caras y ocupan espacio – para su uso por las noches.

Entre las tareas relacionadas con el consumo de energía, algunas son curiosas, como la de una cena que el equipo debe brindar a seis convidados elegidos entre equipos de otros países. El menú aún no ha sido definido. Funciones triviales también figuran en el reglamento, tales como calentar 60 litros de agua dos veces al día, simulando el uso para la higiene de los habitantes. “Pero lo que cuenta realmente es la innovación y la sostenibilidad, que cuentan puntos en todas las pruebas”, explica Andrade. Otra innovación que el equipo brasileño pondrá en la casa es el uso de una capa de parafina en las paredes de madera, para mantener la temperatura entre los 22 y los 24 grados Celsius (ºC), una de las reglas de la competencia. La parafina – que estará encapsulada en microesferas e incorporada al yeso usado en el acabado interno – cambia de estado de acuerdo con el calor. Durante el día, el calentamiento del sol liquidifica dicha sustancia, que absorbe calor y mantiene la temperatura agradable. A la noche, con las temperaturas bajas, se solidifica, libera calor y calienta los ambientes. “También vamos a introducir agua en las paredes, en el piso y en el techo. El agua también absorbe y libera calor mediante un proceso llamado inercia térmica”, dice el profesor Roberto Lamberts, de la UFSC, coordinador técnico del proyecto. Aun con todos estos cuidados, la casa tendrá un sistema de aire acondicionado para regular la temperatura de acuerdo con las reglas de la prueba.

Control general
La vivienda también contará con un sistema de automación residencial para que puedan realizarse distintas operaciones, tales como abrir y cerrar las aletas externas y controlar en un tablero electrónico el nivel de captación de electricidad y cuánto es necesario gastar y ahorrar de energía, entre otras funciones. El software para ejercer este control ya está listo y el grupo lo está negociando con una empresa paulista de automación. La estructura de la casa también tiene novedades: la utilización de madera pretensaza, en la cual las vigas poseen un cable de acero que pasa por dentro. Esto permite un menor gasto de madera, cosa que cuenta puntos en el apartado sostenibilidad.

También aparecen en el proyecto de la casa soluciones listas, como los baños secos, donde los excrementos se calientan y se transforman en polvo. Este aparato es de origen sueco y cuenta con la aceptación de la Unión Europea. Electrodomésticos tales como televisores, aire acondicionado, heladera, cocina, lavarropas y lavavajillas también se compran en el mercado. “La iluminación será con  leds, que gastan menos energía”, dice Lamberts. La hamaca paraguaya de descanso será adquirida a una Organización no Gubernamental (ONG) o a una comunidad que la produzca artesanalmente.

STEFANO PALTERA/U.S. DEPARTMENT OF ENERGY SOLAR DECATHLONCon el apoyo fundamental
Para la competencia de Madrid ya están inscritos 19 equipos de nueve países de Europa, América y Asia, siendo que las mayores representaciones son  la de España, con seis equipos, la de Alemania, con cuatro, además de la de Francia y la de Estados Unidos, con dos, y las de Brasil, México, China, Finlandia e Inglaterra, con una. En las últimas ediciones, en Estados Unidos, en 2007 y 2009, la universidad ganadora fue la alemana de Darmstadt, que este año no participa. Para la prueba europea, cada equipo recibe una dotación de 100 mil euros, alrededor de 255 mil reales, de parte del Ministerio de Vivienda español, para costear parte de los gastos. El costo total del emprendimiento es grande: entre 3,5 y 4 millones de reales.

Hasta diciembre, el proyecto brasileño tenía seguramente, además del financiamiento español, otro millón y medio de reales de Eletrobras y 500 mil reales de Petrobras. Por lo tanto, es la mitad del dinero necesario para que la casa llegue a Madrid. “La falta de dinero limita muchas cosas y necesitamos lograr más apoyo en un corto lapso de tiempo. Compara la Decathlon con la Fórmula Uno y no con un coche de paseo”, comenta el profesor Roberto Lamberts. “Todavía corremos el riesgo de no ir a Madrid”, dice. Solamente el transporte de la casa en un barco y la entrega en camión en la capital española, que está en el medio del país, cuestan alrededor de 200 mil dólares, casi el 20% del presupuesto.

No es posible  contar con  el apoyo de las fundaciones de apoyo a la investigación científica o de órganos de fomento de la ciencia y la tecnología porque no hay manera de encuadrar este tipo de evento en los programas de dichas instituciones. Le resta al grupo obtener el apoyo de las empresas y de otras instancias gubernamentales a nivel nacional y estadual. “En los viajes contamos con la colaboración de la Coordinación de Perfeccionamiento del Personal de Nivel Superior (Capes) y del Ministerio de Relaciones Exteriores, en apoyo logístico y de hospedaje en la Casa de Brasil en Madrid para las reuniones preparatorias”, comenta Andrade. En mayo de 2009, nueve estudiantes y tres docentes fueron a España a arreglar detalles del proyecto y conocer el lugar de la exposición. “Ese apoyo será fundamental también para exportar la casa y traerla de vuelta después”. La Capes estudia un proyecto de apoyo para pagar los gastos de los 36 brasileños, entre alumnos y docentes, que irán a la competencia en España.

El predio de la exposición y de la competencia, llamado Villa Solar, será en un parque ubicado cerca de la sede del gobierno español. “Durante los días de la competición, del 18 al 27 de junio de 2010, se llevará a cabo una reunión de los primeros ministros de la Comunidad Europea en Madrid, quienes visitarán las casas solares”, dice el profesor Adnei Andrade. “El gobierno español espera superar los 100 mil visitantes de la última Decathlon de Washington, Estados Unidos.”

Otro aspecto del gran equipo que se formó para el proyecto de la Casa Solar Flex es la movilidad académica implementada para 11 estudiantes de grado (siete de la UFSC, dos de la UFRGS y dos de la Unicamp). Como deben dedicarse al proyecto que está centrado en São Paulo, estos estudiantes de arquitectura están concurriendo normalmente a sus clases en la USP, haciendo sus trabajos y pruebas en forma equivalente a las de sus unidades de origen. “Existen acuerdos en ese sentido entre las universidades paulistas y contamos también con la buena voluntad de los directores de las federales y estaduales”, dice Adnei Andrade. “Necesitamos formar profesionales que logren proyectar y montar equipamientos de energía solar integrados a la arquitectura.”

Además de ser un producto didáctico, la Casa Solar Flex ayudará en la expansión de la cultura de la energía solar en Brasil. “Es una maduración de un nuevo concepto de vivir. Pero no es solamente una tecnología: afecta los hábitos de la gente”, dice el profesor Lamberts. “Imaginamos que después de la competencia en Madrid podría circular por el país. Sería excelente si pudiésemos instalarla al lado del Museo de Ciencias de la Unicamp”, dice Lucila Labaki, docente de la Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura y coordinadora del proyecto Casa Solar Flex de la Unicamp.

CONSÓRCIO BRASILConfusión y perspectivas
Los legos confunden los sistemas más comunes de energía solar. Existen los  colectores solares, destinados a calentar agua y reemplazar al calefón, normalmente caracterizados compuestos por un panel negro, en los que el líquido pasa por dentro del aparato y se calienta, y los paneles fotovoltaicos, también negros o azul oscuro, hechos de silicio purificado. En esta última tecnología de uso más amplio se depositan las esperanzas de hallar una alternativa universal para la obtención de electricidad limpia y libre de residuos. La limitación principal ha sido el precio de la compra y la instalación de los aparatos. “Pero el costo cae entre un 5 y un 7% al año con el aumento de la producción de paneles”, comenta el profesor Ricardo Rüther, de la Universidad Federal de Santa Catarina (UFSC). Dicha tecnología ha evolucionado y los paneles duran más de 20 años. “La producción mundial de células y paneles fotovoltaicos aumentó un 82% entre 2007 y 2008”, dice el profesor Roberto Zilles, del Instituto de Electrotécnica y Energía (IEE) de la USP.

En Brasil, el uso de estos sistemas se restringe aún a sectores que no cuentan con el suministro de la red convencional: la electrificación rural, estaciones remotas de telecomunicaciones y sistemas de bombeo de agua. Se estima que existe un total de 20 megavatios (MW) instalados en el país. De dicha cifra, solamente unos 170 kilovatios (kW) hacen intercambio con la red eléctrica de distribución y operan sin batería. La mayor parte se encuentra en las universidades y compañías de distribución de electricidad. Un ejemplo es el edificio de la administración del IEE. Allí, el 50% de la demanda de electricidad es cubierto por paneles fotovoltaicos. Alemania, país líder en energía solar, posee 6,5 mil MW instalados, valor que representa casi la mitad de la potencia de la central hidroeléctrica de Itaipú.

“La conexión con la red no está reglamentada en Brasil para pequeñas unidades de generación. Es una situación que cambiará con un proyecto de ley del gobierno federal (PL630) que tramita en el Congreso Nacional y redundará en beneficios para la microgeneración por parte de pequeños productores de energía fotovoltaica”, informa Zilles. “También instituirá mecanismos de incentivo y obligará a la concesionaria a pagar una tarifa mayor que la convencional a quienes inyecten energía solar en la red”, dice Rüther. Esto contribuirá a que bajen los valores de compra e instalación de los paneles y de los equipamientos de energía solar, que actualmente cuestan en Brasil más de 10 mil reales por kW instalado (una casa necesita entre 3 y 5 kW). Para su mayor propagación, los impuestos también deben reducirse o eliminarse. Estas acciones incentivarán la creación de empresas productoras de equipamientos, principalmente de paneles fotovoltaicos, un tipo de industria inexistente en el país. “Estimo que dentro de cinco ó diez años habrá una paridad de tarifas entre el precio de la energía solar y el que cobran las compañías de electricidad, porque el primero está bajando y el segundo está subiendo. Así será atractivo como para que una persona saque el dinero de la caja de ahorro, compre el aparato y lo ponga en el techo”, prevé el profesor Rüther.

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