Energía solar
oltáica v o t fo
Reciclaj
e
de s Agua Lluvia
Mu r
os
s rde
s
y Fachadas ve
1
gí Ener a Solar
ENERGÍAS ALTERNATIVAS: UNA SOLUCIÓN A LA CRISIS MEDIOAMBIENTAL ACTUAL
EDITORIAL
E
nergías Alternativas: soluciones a la crisis bioclimática mundial
Actualmente en el mundo se vive una crisis ecológica y energética: “Calentamiento Global”. Los efectos que ha tenido ésta crisis influyen directamente en el pensamiento de arquitectos, ingenieros y de toda la población, a la hora de formar ciudad; Las fuentes de energía alternativas se vuelven cada vez más importantes y específicamente en Colombia comienzan a verse las primeras manifestaciones en el uso de Energía solar, recolección de aguas lluvias y cubiertas y muros jardín; como mitigantes de la crisis.
S02
Título
Original:
Energías
alternativas:
soluciones a la crisis bioclimática mundial.
Autor: Laura Cecilia González Restrepo
Editorial: Ed. UPB, 2011
Imreso en Medellín, Colombia
contenido
Tabla de contenido Energías Alternativas: soluciones a la crisis bioclimática mundial S02
Energía Solar: energía fotovoltáica S04
PANELES SOLARES: TIPOS Y APLICACIONES
S04
CARACTERÍSTICAS GENERALES MÓDULOS MONOCRISTALINOS
S05
ACCESORIOS PARA INSTALACIÓN Y CORRECTA IMPLEMENTACIÓN DOMÉSTICA
S06
CONCLUSIONES Y APLICABILIDAD EN EL MEDIO
S07
Recolección de Aguas lluvias para su posterior reutilización S08
GRÁFICAS DEL SISTEMA S08 FACTOR SOCIAL S09 CANALETAS S11
Uso de muros y cubiertas verdes: granjas verticales S12
GRANJAS VERTICALES: AGRICULTURA URBANA S13 GRANJAS VERTICALES EN RASCACIELOS S13 DENSIFICACIÓN VERDE PARA LA CIUDAD S14
S03
Energía solar
E
nergía Solar: energía fotovoltáica
edificios de todo tipo.El uso de éste tipo de módulos permite tener además un mayor aislamiento térmico y acústico, el cuál es
La energía solar fotovoltáica consiste básicamente en la obtención de energía eléctrica a partir de la radiación solar, mediante paneles
logrado paralelamente a la generación de energía eléctrica a través de células solares fotovoltáicas de alto rendimiento.
fotovoltáicos, capaces de captar y transformar esa radiación.
E
ntre los usos más destacados de la energía soalr fotovoltáica, se destacan
en la actualidad, la producción de electricidad en zonas geográficas aisladas dónde no llega la red eléctrica, como islas y zonas rurales remotas.
S04 Otras aplicaciones cada vez más extendidas y comunes son el uso de éste tipo de instalaciones para el bombeo y extracción de agua en zonas del mundo que carecen de infraestructuras básicas, permitiendo el desarrollo y mejora de la agricultura y mejorando las condiciones de vida e higiénicas de muchas comunidades.
PANELES SOLARES: TIPOS Y APLICACIONES
E
xisten diversos tipos de módulos fotovoltáicos como los módulos de
vidrio - vidrio, pensados para sustituir los
elementos
convencionales
arquitectónicos en
viviendas
y
Las células solares son encapsuladas entre dos vidrios, permitiendo así el acceso de luz, garantizando su aplicación diversa: muros cortina, cubiertas acristaladas, lucernarios, pérgolas, pieles en edificios, parasoles, entre otros.
Energía solar
O
tro tipo de módulos solares son los
Capa Antireflectante
módulos monocristalinos de silicio, que
proporcionan energía eléctrica limpia para aplicaciones residenciales, comerciales e
Irradiancia
industriales no solo en Colombia sino a nivel mundial.
Temperatura del módulo
Este tipo de paneles cuentan con marco de
Potencia
aluminio
anodizado
resistente
a
la
corrosión y la torsión, proporcionandole mayor y
permanencia
en
frontal de los módulos es en cristal solar templado, el
cual se inserta en el marco para garantizar la impermeabilidad del elemento.
CARACTERÍSTICAS GENERALES MÓDULOS MONOCRISTALINOS
E
xisten algunas características generales que deben tenerse en cuenta a la hora
de evaluar la calidad y eficiencia de los módulos solares; algunas de ellas se enuncian a continuación:
Células de alta eficiencia
vidrio es baja, lo que permite tener un
grado de transmisividad mas alto.
estabilidad
el tiempo. La parte hecha
L
a composición de hierro presente en el
Por lo general la irradiancia de cada uno de éstos módulos oscila entre los 1000 w/m2.
S05
Energía solar
INVERSO
E
ntre otro tipo de módulos solares
RE
encontramos los paneles policristalinos.
S
Dichos
paneles
tienen
características
similares a los monocristalinos, sin embrago, el
cristal
es
a l t a m e n t e mismo
al
EXION N CO
transparente
tiempo
que protege las células solares del granizo, la nieve y el hielo, según la zona en que se encuentre.
CAJA
En cuanto a éste tipo de paneles, solo se encuentran en rangos entre los 220 a 230 de conversión, y poseen diodos bypass que evitan el efecto de las sombras.
Cada uno de éstos módulos tiene un peso aproximado de 20 kg. y una irradiancia de 1000W.
ACCESORIOS PARA INSTALACIÓN Y CORRECTA
BAT E
wp. Las células solares tienen alta eficiencia
A RÍ
S06
C
ada uno de éstos accesorios presenta variedad de opciones
en su forma, tamaño, diseño y
funcionamiento
según
su
montaje
e
aplicación.
IMPLEMENTACIÓN DOMÉSTICA
E
Son
de
fácil
xisten diferentes accesorios asociados
instalación y conforman una red de
al proceso de instalación, mantenimiento
energía solar donde su destino final son las
y montaje de los paneles, entre algunos de
actividades y electrodomésticos propios del
ellos encontramos:
lugar doonde se utilizan.
Energía solar
CONCLUSIONES Y APLICABILIDAD EN EL MEDIO
A
ctualmente en el mundo a causa de la crisis energética y ecológica global,
evidente
por
las
manifestaciones
del
llamado calentamiento global, ha comenzado a preocuparse por el aporte medioambiental que debe hacerse hacia el planeta desde diversas ramas.
Una de ellas, y quizás una de las más importantes es aquella encargada de formar, recrear, organizar y planear ciudades, es decir, la arquitetura.
S07 En
el
caso
de
específicamente
Colombia apenas
comienzan a verse las primeras manifestaciones
de
uso
de
paneles de energía solar, no solo fotovoltáica sino también térmica.
Es importante tomar conciencia de la importancia que tiene el uso de éste tipo de energía, considerada una energía limpia, de bajo impacto ambiental y
Dichas
manifestaciones
se
refieren a unos primeros modelos de viviendas de uso provisional con aprovechamiento de energía solar para el calentamiento de agua al interior de edificios residenciales.
además proveniente de una fuente inagotable como lo es el sol.
Energía solar
R
recolección aguas lluvias
ecolección de Aguas lluvias para su posterior reutilización
captación por obvias razones,
por lo que en estos casos se requiere de Las aguas lluvias sirven para ser reutilizadas en las
extensas superficies impermeables para
labores domésticas diarias, mas no para el consumo
recolectar la mayor cantidad posible de
de ellas. Los sistemas de recolección de aguas son
agua.
protagonistas hoy, sobretodo en países donde el agua es escaza.
L
a captación de agua de lluvia es un medio fácil de obtener agua para consumo
humano y/o uso agrícola. En muchos lugares del mundo con alta o media precipitación y
La captacióny extracción de agua en zonas del mundo que carecen de infraestructuras básicas, permitiendo el desarrollo y mejora de la agricultura y mejorando las condiciones de vida e higiénicas de muchas comunidades.
en donde no se dispone de agua en cantidad y calidad necesaria para consumo humano,
S08 se recurre al agua de lluvia como fuente de abastecimiento. Al efecto, el agua de lluvia es interceptada, colectada y almacenada en depósitos para su posterior uso. En la captación del agua de lluvia con fines domésticos se acostumbra a utilizar la superficie del techo como captación, conociéndose a este modelo como sacpt (sistema de captación de agua pluvial en techos). Este modelo tiene un beneficio adicional y es que además de su ubicación minimiza la contaminación del agua. Adicionalmente, los excedentes de agua pueden ser empleados en pequeñas áreas verdes para la producción de algunos alimentos que puedan complementar su dieta.
L
a captación del agua para uso agrícola necesita de mayores superficies de
GRÁFICAS DEL SISTEMA
recolección aguas lluvias
E
Energía solar
n el diseño de un sistema de captación
mejoramiento del abastecimiento de agua,
de agua de lluvia es necesario considerar
teniendo presente el impacto que representa
los factores técnicos, económicos y sociales.
la cantidad de agua en la salud de las personas beneficiadas por el servicio de agua.
Los factores técnicos a tener presente son la producción u oferta y la demanda de agua:Producción u “oferta” de agua y demanda de agua; Al existir una relación directa entre la oferta y la demanda de agua, las cuales inciden en el área de
FACTOR SOCIAL
E
n la evaluación de las obras de ingeniería a nivel comunitario, siempre se debe
tener
presente
los
factores
sociales,
captación y el volumen de almacenamiento,
representados por los hábitos y costumbres
se encuentra que ambas consideraciones
que puedan afectar la sostenibilidad de
están íntimamente ligadas con el aspecto económico, lo que habitualmente resulta una restricción para la mayor parte de los interesados, lo que imposibilita acceder a un sistema de abastecimiento de esta naturaleza. En la evaluación económica es necesario tener presente que en ningún caso la dotación de agua debe ser menor a 20 litros de agua por familia y por día, la misma que permite satisfacer sus necesidades básicas elementales, debiendo atenderse los aspectos de higiene personal y lavado de ropa por otras fuentes de agua. Así mismo, los costos del sistema propuesto deben ser comparados con los costos de otras alternativas destinadas al
la intervención. Al efecto, el profesional responsable del estudio debe discutir con la comunidad las ventajas y desventajas de la manera tradicional de abastecimiento de S09 agua y de la tecnología propuesta, buscando que la propia comunidad seleccione lo que más le conviene emplear. Este análisis debe
Energía solar
considerar
la
recolección aguas lluvias
conveniencia
de
adoptar
soluciones individuales y colectivas, el tipo de material empleado en la fabricación de
L
as tejas de arcilla tienen buena superficie y suelen ser más baratas, pero son
pesadas, y para instalarlas se necesita de
sus techos, la existencia de materiales
una buena estructura, además que para su
alternativos en el lugar o sus alrededores y
elaboración se necesita de una buena fuente
el grado de participación de la comunidad en
de arcilla y combustible para su cocción.
la implementación del proyecto.
L
a paja, por ser de origen vegetal, tiene la
L
a captación está conformado por el techo de la edificación, el mismo que debe tener
desventaja que libera lignina y tanino, lo
que le da un color amarillento al agua, pero
la superficie y pendiente adecuadas para que
que no tiene mayor impacto en la salud de
facilite el escurrimiento del agua de lluvia
los consumidores siempre que la intensidad
hacia el sistema de recolección. En el cálculo
sea baja. En todo caso puede ser destinada
se debe considerar solamente la proyección
para otros fines diferentes al de consumo,
horizontal del techo.
como riego, bebida de ganado, lavado de ropa, higiene personal, limpieza de servicios
S10
sanitarios, etc.
L
os
materiales
empleados
en
la
construcción de techos para la captación
de agua de lluvia son la plancha metálica ondulada, tejas de arcilla, paja, etc. La plancha metálica es liviana, fácil de instalar y necesita pocos cuidados, pero puede resultar costosa y difícil de encontrar en algunos lugares donde se intente proyectar este sistema.
recolección aguas lluvias
CANALETAS
Energía solar
tener mallas que retengan estos objetos para evitar que obturen la tubería montante
E
l material de las canaletas debe ser liviano, resistente al agua y fácil de unir
o el dispositivo de descarga de las primeras aguas.
entre sí, a fin de reducir las fugas de agua. Al efecto se puede emplear materiales, como el bambú, madera, metal o PVC.
L
as canaletas de metal son las que más duran y menos mantenimiento necesitan,
sin embargo son costosas. Las canaletas confeccionadas a base de bambú y madera son
fáciles
construir se
de pero
deterioran
rápidamente. Las
S11
canaletas de PVC son más fáciles de
obtener,
durables no
y
son
muy
costosas.
Por
otra parte, es muy importante que el material utilizado en la unión tramos
de de
los
La recolección
la
de aguas lluvias,
canaleta
no
sobretodo
contamine
el
agua con compuestos orgánicos o inorgánicos. En el caso de que la canaleta llegue a captar materiales indeseables, tales como hojas, excremento de aves, etc. el sistema debe
en unidades residenciales es un gran aporte que todos hacemos a la conservación de nuestro planeta.
Energía solar
recolección aguas lluvias
U
so de muros y cubiertas verdes: granjas verticales
Muros verdes
Aunque
la
agricultura
urbana
siempre
ha estado en la mente del hombre ahora retoma importancia con el crecimiento de las grandes urbes, que según previsiones, en
Actualmente se hace uso de las cubiertas y los muros de las edificaciones como una opción sostenible en la siembra de alimentos de consumo
2050 albergarán junto a otras ciudades al 80% de la población mundial.
diario, Además el sistema de cubiertas ajardinadas y muros verdes ayuda a la reducción considerable del impacto ambiental.
L
vertical que se han propuesto
as granjas verticales son una de las posibles
soluciones
planteadas
Varios son los diseños de granja
para
hacer frente al cambio climático y a la vez crear ciudades sostenibles y amables con el medio ambiente.
hasta ahora, todas aúnan elementos de producción energética,
tratamiento
de residuos y aguas sucias y muchas, muchas cosechas organizadas por planta.
S12 La idea de grandes edificios que producen alimentos y energía de forma autónoma dentro de las mismas ciudades parece tomar cuerpo, al menos dentro de las ideas “futuristas” que se manejan.
E
dificios que se planean para poder abastecer a las
ciudades de forma rápida y sin ocupar demasiado espacio, y también para luchar
Estas enormes granjas ofrecen numerosas ventajas, de las cuales
la
es
ahorro
un
más
combustible, grandes
calor.
evidente de
El término living
evitar
building (edificio
claro al
contra el
desplazamientos
(incluidos mundiales) para la distribución de los alimentos.
vivo),
proviene
de la idea de que es
posible
crear
una estructura que
Muros verdes
recolección aguas lluvias
funcione como un organismo vivo, posible de sobrevivir usando el ambiente natural que lo rodea.
Energía solar
GRANJAS VERTICALES EN RASCACIELOS
E
n el marco de las nuevas necesidades que el crecimiento de la población
GRANJAS VERTICALES: AGRICULTURA URBANA
mundial impone, la tecnología responde con propuestas novedosas, y la arquitectura no
L
os
pequeños
prefieren ciudades los
agricultores
trabajar
en
apostando huertos
rascacielos
las por
urbanos,
se queda atrás. Las granjas verticales son un concepto nuevo creado a partir de los invernaderos verticales, pero aplicado a la crianza de animales.
invernadero
y granjas verticales. La
Las granjas verticales se basan en principios
solución más rentable para
de arquitectura autosustentable, empleando
ésto sería cultivar a lo alto.
recursos obtenidos en la propia granja. Los animales serían criados, sacrificados y
La construcción de éstas granjas en las ciudades evitaría el uso de
procesados en la granja, la cual se ubicará en S13 un edificio de varios pisos.
transporte y acercaría a los consumidores a todo tipo
El concepto de los rascacielos-chiquero
de productos agrícolas.
ha creado debate, pero se estudia su implementación
Además, los nuevos sistemas de construcción y las nuevas tecnologías
favorecerían
a
una
producción mucho más eficiente durante los 365 días del año, sin depender de temporadas, condiciones meteorológicas o fertilizantes químicos.
como
producción alimentaria.
recurso
de
la
Energía solar
recolección aguas lluvias
Muros verdes
transporte campo-ciudad, ya que los cultivos
DENSIFICACIÓN VERDE PARA LA CIUDAD
están en el centro mismo, se asegura la
E
n el 2050 seremos tres mil millones más
producción de alimento durante todo el año
de habitantes en el planeta (es decir,
en ambientes controlados, se optimiza la
tres mil millones de bocas que alimentarnos)
superficie para cultivos; en los invernaderos
cuando actualmente el 80% de los terrenos
es posible ahorrar en promedio 5 veces la
cultivables
ya
está
siendo
utilizado.
Necesitaríamos un nuevo pedazo de tierra del porte de Brasil para poder satisfacer toda la demanda por alimentos que habrá en 40 años más.
ser, presenta múltiples ventajas. Primero que nada, las ciudades podrían ser realmente
S14 sustentables, al no consumir terreno fuera de sus áreas urbanas para satisfacer las propias necesidades vitales (de alimentación) de los habitantes. De igual manera, se reciclan propios
cultivos
caso de las frutillas, por
ejemplo,
la
relación es de 1 a 30), no hay riesgos
Más allá de lo utópico o costoso que podría
los
superficie utilizada en exteriores (en el
deshechos de los (incluyendo reciclaje agua),
el del
ambientales importantes como sequía, exceso de lluvias,
pestes,
etc.
S
in
embargo
aparecen múltiples
dudas respecto a otro tipo de impactos. Por ejemplo, ¿a qué nivel se abaratan los alimentos? Porque se pueden
se
disminuir los costos de transporte, mientras
reducen
los
que los de producción se encarecerían.
costos
de
En la web oficial del proyecto aparecen respuestas a estas y otras inquietudes. También están publicados los proyectos de los estudiantes de arquitectura de la Universidad de Columbia, que intentan dar respuestas de diseño a esta iniciativa, sin duda otra más para combatir al tan en boga calentamiento global.
Muros verdes
recolección aguas lluvias
Energía solar
E
n estas granjas verticales se realizaran las mismas actividades que su contraparte
tradicional, pero con la diferencia que serán instalaciones ecológicas que requieran tan solo algunos cientos de metros y no de hectáreas, además de que utilizaran energía solar y eólica. El agua de riego provendrá de su propia planta de tratamiento y será reutilizada, además de que contaran con sistemas de captación de lluvia. Los desechos orgánicos se dedicaran a composta o biogás, los
mientras
inorgánicos
que se
reducirán a menos del 80%. El objetivo de estas granjas es
S15
producir
a l i m e n t o s frescos
y
económicos, durante todo el año.
Quienes apuestas por la granjas verticales no dudan de sus beneficios. Sin embargo, hay que señalar que existen expertos que han criticado la propuesta, principalmente por la viabilidad económica, cuánto costaría? Se recuperaría la inversión?, cuál será el impacto hacia los agricultores tradicionales.
De acuerdo con los ideologos, la reitroduccion de la agricultura a las ciudades por medio de granjas verticales ofrece una serie de soluciones practicas a problemas bien conocidos
Energía solar
o
lez R. á z n
al
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vas
UPB, 2011
En
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S16
Laura C. G
ENERGÍAS ALTERNATIVAS: UNA SOLUCIÓN A LA CRISIS MEDIOAMBIENTAL ACTUAL