En el ámbito de la climatización, dos son las grandes preocupantes: cómo hacer funcionar los equipos y cuál es la mejor alternativa para no dañar tanto al ambiente. La radiación solar, que cada día nos alcanza con centenares de posibilidades energéticas, ha encontrado un nuevo cauce en las aplicaciones para el acondicionamiento de espacios.
Christopher M. García
Hasta fechas recientes, la energía proveniente del Sol se había empleado para suministrar electricidad a hogares y empresas de dimensiones diversas. La implementación de las celdas fotovoltaicas ha representado un espacio de desahogo para la dependencia exacerbada de los combustibles fósiles, en lo que respecta a la generación de energía.
Durante varios años, se había buscado utilizar la radiación solar para contrarrestar las temperaturas del estío con resultados poco favorables. Una empresa sueca ha dado con una nueva solución para el asunto de la climatización durante el verano. Su tecnología llamada CoolStore está dirigida hacia la captación, transformación y almacenamiento de energía solar, de manera que puede emplearse para la ambientación de complejos residenciales.
Es un sistema que permanece funcionando las 24 horas, todos los días del año. Las ventajas que presenta son cuantiosas, pues brinda respuestas a muchas de las necesidades energéticas de una casa: agua caliente, calefacción y refrigeración, ambas mediante suelo radiante, y climatización de piscinas.
Con base en el principio de la termodinámica, aprovecha la energía liberada durante los cambios de estado físico de la materia, similar al proceso que lleva a cabo una bomba de calor, con la diferencia de que, en vez de emplear un gas o un líquido, se sirve de la disolución de sales en agua.
Este proceso se lleva a cabo de la siguiente forma: el líquido caliente proveniente de los colectores solares ingresa en el intercambiador de calor reactor ClimateWell 10; cuando esto ocurre, la solución LiCl entra en ebullición, con lo que la solución vuelve a su forma cristalina. Al mismo tiempo, el agua se evapora y el vapor se libera hacia el condensador/evaporador; en el intercambiador de calor, debido a la temperatura relativamente inferior, el vapor se condensa.
En la mayoría de los casos en los que se instala este tipo de sistemas, se recomienda instalar una fuente térmica adicional de apoyo, la cual puede ser una caldera a gas o un elemento eléctrico, de modo que complemente el trabajo del equipo cuando se presenten periodos de frío o lluvia muy prolongados.
En conjunto con el sistema de transformación de energía, se utiliza una instalación de suelo radiante para los procesos de calefacción y refrigeración. Únicamente con el intercambio del tipo de fluido: agua caliente para la calefacción durante el invierno y fría para climatizar durante el verano, el sistema puede suministrar soluciones para las necesidades climáticas de un hogar.
Adicionalmente, esta tecnología cuenta con la capacidad de almacenar la energía solar que fluctúa durante el año, y aun durante el día, aspecto que resulta clave para el sistema, durante las temporadas del año que presentan poca incidencia de luz solar. No obstante, se debe especificar que no se trata de energía térmica acumulada, sino de almacenaje de energía química.
Para cumplir con las demandas de refrigeración, el agua retorna del sistema de distribución a una mayor temperatura que la que deja el condensador/evaporador. El exceso de temperatura provoca que el agua del evaporador entre en proceso de ebullición; el vapor, entonces, ingresa en el reactor, que se encuentra más frío en relación con aquél, donde se condensa debido al diferencial de temperatura. Ya en forma de agua, el vapor diluirá la solución LiCl. La calefacción no hace más que seguir el mismo procedimiento a la inversa.
Procedimiento de trabajo del sistema
El equipo desarrollado pone en práctica principios químicos para la liberación de energía, mediante la cual las necesidades de climatización de un espacio pueden ser suministradas de manera ecológica y renovable, sin recurrir a complejos diseños de ventilación y calefacción que funcionen por separado.
El primer paso, quizás el más importante, es decir la obtención de energía, se lleva a cabo mediante la radiación solar que incide sobre una serie de paneles fotovoltaicos colocados en el techo o en algún sitio cercano a donde se encuentre el sistema. La cantidad de energía obtenida, como en cualquier sistema fotovoltaico, dependerá del cúmulo de radiación solar que haya cada día. Por supuesto, la ventaja de emplear este sistema para la climatización de una casa cobra relevancia cuando se considera la cantidad de luz solar presente durante la estación estival, época del año en la que la tierra recibe más radiación del Sol.
El paso siguiente, la transformación de energía solar en energía útil para hacer funcionar el sistema, se logra mediante la desecación de sales. Para ello, se echa mano de dos depósitos separados en un entorno estanco. Uno de ellos se encuentra lleno de sal (reactor); el otro contiene agua. Cuando ambos depósitos se encuentran a la misma temperatura, las moléculas de agua se unen con mayor fuerza a la sal. De este modo, el mineral absorbe el agua. Cuando la sal ha alcanzado su máxima absorción, el recipiente que la contiene se calienta para que el agua retorne al depósito de agua.
Una forma de acelerar el proceso es a través de la extracción de aire, con lo cual se logra generar un vacío. En estas condiciones, el agua comienza a hervir y produce vapor a una velocidad equivalente a la que la sal requiere para absorber el agua; no obstante, este proceso necesita energía. En un sistema cerrado, la energía puede obtenerse del agua misma. Debido a ello, el agua se torna más fría. En la sal, la energía se calienta y se libera. La diferencia de temperatura aumenta hasta un máximo definido por las propiedades de la sal aplicada.
Para el uso de la energía que se ha almacenado y que no ha sido utilizada en la calefacción o ventilación, un tubo vincula ambos depósitos con dos objetos distintos que se encuentran en el exterior del sistema. El agua puede hacerse circular para transportar la energía fuera del sistema. Cuando éste se conecta con el intercambiador de calor, es posible proporcionar aire acondicionado al espacio, calentar el agua de la piscina o dar calefacción a la casa.
La energía generada mediante este proceso puede ser almacenada si se conecta el depósito de sal a una fuente de energía térmica. Su conexión a una caldera convencional, no obstante, haría que la energía se desperdiciara de igual manera, ya que aquélla se encendería constantemente. Por tanto, para almacenar la energía, la conexión entre ambos depósitos se sella. Así, la energía solar se acumula y se encuentra disponible en cualquier momento que se necesite.
Por otra parte, las ventajas que en sí mismo brinda un sistema de climatización por suelo radiante son suficientes para elegirlo por encima de otro tipo de equipos. Su versatilidad para instalarlo, no sólo en piso, sino en techos, paredes y utensilios de baño; su nivel de ruido casi nulo, su eficiencia energética y la ausencia de contaminación visual que se obtiene con este sistema son alicientes que se añaden a las características de amabilidad con el ambiente, debido a que su energía se obtiene del Sol.
Todo el complejo del equipo se consigue mediante el acoplamiento de un sistema de refrigeración por absorción a una instalación solar térmica, un sistema de suelo radiante y la tecnología CoolStore, con lo que se obtienen los beneficios de la energía renovable y las bondades del sistema de climatización. La tecnología de absorción permite aprovechar el calor de un fluido a entre 70 y 95 grados centígrados para generar frío. El calor sobrante es aprovechable para calentar el agua de una alberca con lo que se climatiza el interior y se atempera el agua al mismo tiempo, sin mencionar que no se desperdicia la energía sobrante de algún proceso.
Quizás la mayor ventaja que ofrece el sistema es el almacenaje de energía. Como es bien sabido, la mayoría de los países y zonas geográficas no cuentan con una incidencia de radiación solar constante durante todo el año. Las mayores cantidades se registran durante el verano, mientras que en invierno la cantidad de calor disminuye considerablemente. Por tanto, un sistema que basa su abasto de energía en el Sol enfrenta obstáculos cuando la luz del astro disminuye, pues sus componentes pueden no trabajar al ciento por ciento. La capacidad de almacenamiento del sistema logra que el suministro de energía se mantenga constante durante todas las temporadas del año, sin importar la variación en la presencia de radiación solar. Al contar con un depósito de energía térmica, lista para emplearse cuando sea requerida, el sistema no enfrentará disminución de cargas o falta de suministro. Por el contrario, su funcionamiento se encuentra cubierto, debido a que en las temporadas de mayor calor natural se almacena la energía para utilizarse en las temporadas en las que disminuye.
La tecnología puede emplearse, además, en sistemas de colectores térmicos y en equipos de cogeneración eléctrica, calefacción y aire acondicionado, ya sean por gas natural, diesel, biomasa o biogás. Este sistema se compone de un tubo con partes no móviles, fabricadas de materiales completamente inertes, de modo que su funcionamiento sea estable y brinde una operación continua durante 15 años. Además, la tecnología permite almacenar hasta un día entero de radiación solar. Vale la pena mencionar que, debido a su diseño y la manera en que opera, aporta una reducción significativa en las emisiones de CO2 a la atmósfera, elemento adicional de apoyo a las iniciativas de disminución en la liberación de GEI.
En la búsqueda por tecnologías que interactúen de mejores maneras con el ambiente, la energía solar se encuentra a la cabeza. El desarrollo de un nuevo sistema de calefacción y climatización que aprovecha las ventajas que brinda la única renovable que podría considerarse inagotable constituye un avance notable para las necesidades de la industria y de los usuarios. Si bien es cierto que la disminución de los gases de efecto invernadero y sus efectos sobre el ambiente ha sido un tema controversial y problemático durante las últimas décadas, saber que otro tipo de equipos que no precisan de los refrigerantes, principales fuentes de GEI, se ha implementado con éxito aporta una opción confiable para los nuevos desarrollos en climatización de espacios.
