La historia del calentador solar de agua

El sol, fuente de vida en la Tierra

El sol es el centro del sistema solar. La energía que libera calienta nuestro planeta y alimenta toda forma de vida en la Tierra. Mediante el proceso de fotosíntesis, la energía solar se convierte en materia orgánica, lo que hace posible la existencia de la vida.

Los combustibles fósiles que utilizamos ampliamente son, en esencia, energía solar almacenada en la Tierra. Sin embargo, no son renovables. La energía que nos envía el sol es muy abundante. Muchos podrían pensar que, debido a la tecnología avanzada que posee la humanidad, la explotación de la energía solar es algo reciente. Pero esto no es cierto. Desde la época en que la humanidad vivía en cuevas, la gente prefería las que daban al sureste. Esto permitía que el sol de la mañana las calentara sin sobrecalentarlas durante los meses calurosos.

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Los antiguos griegos

La luz solar es la característica principal del clima griego. Los antiguos griegos nunca necesitaron redes de sensores ni estaciones meteorológicas modernas para comprender y aprovechar este don divino. En una región donde hay sol casi todo el año (incluso en las zonas septentrionales del país, el sol es abundante), lo que hay que hacer es aprovechar los rayos del sol en invierno para calentarse y evitarlos en verano para protegerse del calor excesivo.

Las excavaciones en muchas ciudades y asentamientos de la antigua Grecia han demostrado que las casas y edificios individuales se construían orientados al sur. Incluso ciudades enteras se diseñaron de forma que todos los edificios tuvieran la misma luz solar (acceso a energía gratuita) durante el invierno. Es interesante observar que alrededor de 500 a. C., cuando los griegos deforestaron en gran medida su territorio. Tuvieron que encontrar fuentes de energía alternativas. Así que recurrieron a la energía solar.

Nativos americanos

Los indígenas del suroeste de América orientaban sus viviendas de forma que el sol las calentara, mientras que en verano explotaban las rocas para protegerlas de los rayos solares. Su estilo de vida respetuoso con el medio ambiente es bien conocido. algo que no ha cambiado hasta el día de hoy.

Imperio romano

Los antiguos romanos aumentaron significativamente el uso de la energía solar para generar calor. Además de las tácticas ya mencionadas sobre la orientación de los edificios y su adaptación a las peculiaridades climáticas locales, utilizaron cubiertas transparentes (de vidrio) en las aberturas (puertas y ventanas) de sus edificios. Esto aumentó considerablemente la eficiencia de la energía solar en espacios interiores, a la vez que influyó en la arquitectura en diversas áreas, como invernaderos, baños, etc. La influencia del sol en la arquitectura era tan grande que el "derecho" a acceder al sol... fue incluido en el derecho romanoCabe señalar que los romanos también deforestaron sus territorios.

La energía solar fue olvidada

Tras la caída del Imperio Romano, el uso del vidrio cayó en el olvido, y con él, los beneficios de la radiación solar para la calefacción de edificios. Durante el Renacimiento, se reavivó el interés tanto por la arquitectura como por los invernaderos. La evolución de la tecnología permitió la producción de vidrio, lo que influyó en la arquitectura, y su uso comenzó a aumentar de nuevo. primeros grandes invernaderos Fueron creados tanto por razones productivas (cultivo) como para que la gente pasara su tiempo (recreación).

Alrededor de 1700, el principal naturalista Horacio Delaware Saussure Comenzaron a experimentar con cajas solares térmicas. Estas eran, en esencia, las antecesoras de los colectores solares actuales. Eran simples cajas aisladas pintadas de negro con un lado cubierto de vidrio. Se parecían mucho a los hornos solares actuales, aunque muchos de los primeros experimentos se realizaron para cocinar. También los fundidores solares de cera que los apicultores usan para fundir panales viejos y separar la cera constituyen una variante de la misma construcción. En aquella época, los experimentos que se realizaron tuvieron poco éxito.

La primera patente para calentar agua con energía solar y el comienzo de los calentadores de agua solares modernos en Estados Unidos

Poco antes de 1900, comenzaron a construirse redes de tuberías para el suministro de agua al entorno urbano. Al igual que hoy, el agua que circulaba por las redes era bastante fría. La gente empezó a buscar maneras de calentar el agua. Los primeros calentadores de agua para proporcionar agua caliente se alimentaban con leña o carbón. En 1891 Clarence M. Kemp Se patentó el primer calentador de agua solar del mundo, llamado Climax. Consistía en un tanque de agua negra dentro de una caja de madera aislada con un lado de vidrio. Gran similitud con las primeras pruebas con cajas solares, con la diferencia de que ahora el objetivo era calentar agua.

El primer producto se popularizó en California, una región donde podía utilizarse prácticamente todo el año. Cabe destacar que California tiene un clima similar al mediterráneo griego. Miles de dispositivos similares se fabricaron e instalaron en poco tiempo. En este tipo de dispositivos, el sol calienta directamente el agua contenida en el tanque negro, que permanece almacenada en el mismo lugar.

En 1909, un ingeniero también de California, William J. Bailey, comenzó a vender otro producto al que llamó Calentadores de agua solares “día y noche”Consistía en colectores solares y un tanque de almacenamiento de agua independiente situado encima de los colectores. El tanque de almacenamiento (depósito) estaba aislado para una mayor retención de calor. El colector consistía en un conjunto de tuberías fijadas sobre una superficie plana y encerradas en una caja aislada con una tapa de vidrio. El sistema se llenaba de agua y, al calentarse con el sol, ascendía al tanque para su uso posterior. Estos sistemas eran bastante similares a los actuales, no tanto en cuanto a materiales, sino en forma y filosofía.

En 1913 una helada terrible El calor llegó a California y muchos calentadores solares de agua de este tipo se congelaron y estallaron. Para evitar o limitar situaciones similares en el futuro, Bailey instaló un serpentín de tubería dentro del tanque que funcionaba como intercambiador de calor. También utilizó una mezcla de agua y alcohol como anticongelante dentro del intercambiador. De esta manera, al ser calentado por el sol, este líquido ascendía dentro del intercambiador (serpentín). De esta manera, sin contacto directo, el agua del tanque se calentaba al entrar en contacto con el intercambiador, y el líquido del intercambiador creaba un circuito alimentado por la diferencia de temperatura. Estos son los sistemas que hoy llamamos circuito cerrado. Las patentes e implementaciones descritas hasta ahora (1913) nos describen esencialmente cómo funcionan los calentadores solares de agua incluso hoy, más de 100 años después.

El gas natural casi hizo desaparecer nuevamente la energía solar

Durante las décadas de 1920 y 1930, se encontraron enormes cantidades de gas natural en el área de Los Ángeles. El propio Bailey comenzó a fabricar calentadores de agua que utilizaban gas natural como combustible, ya que era muy barato y abundante. También los diseñó para que se controlaran mediante termostatos que proporcionaban agua caliente a demanda, para uso diurno y nocturno sin esfuerzo para el usuario. Las ventas de este nuevo producto se dispararon, mientras que las de los calentadores de agua solares cayeron. Las empresas de distribución y suministro de gas natural ofrecieron fuertes incentivos para que los hogares se integraran a la nueva red. Esto redujo aún más las ventas de calentadores de agua solares, y finalmente, los últimos calentadores de agua solares de Bailey salieron de la línea de producción en 1941.

La historia cambió y tomó su curso final.

Pero antes de que Bailey llegara su fin, otros emprendedores llevaron los diseños de calentadores solares de agua a Florida. Allí se escribió la historia y el éxito fue sin precedentes. En la explosión urbana que tuvo lugar entre 1935 y 1941, se instalaron más de 60.000 sistemas. Más de la mitad de la población de Miami usaba calentadores solares de agua en 1941, mientras que el 80% de las casas construidas durante ese período contaban con algún tipo de instalación para aprovechar la energía solar.

Segunda Guerra Mundial

Durante la Segunda Guerra Mundial, se interrumpió la producción e instalación de calentadores solares de agua. El cobre era una materia prima fundamental para su fabricación y, durante la guerra, su uso se congeló para cualquier otro fin, salvo el de la industria bélica. Al finalizar la guerra, las empresas fabricantes volvieron, pero otras condiciones impuestas llevaron a los calentadores solares de agua al olvido.

Los calentadores solares de agua existentes, instalados durante el auge anterior de la industria, se consideraban ahora insuficientes para las necesidades emergentes. Las lavadoras automáticas de ropa, vajilla y electrodomésticos similares tenían una demanda de agua caliente tal que los calentadores solares de aquella época no podían cubrirla. El golpe de gracia lo dio la nueva política de precios de la energía eléctrica, que después de la guerra se redujo a la mitad, haciéndola mucho más económica y asequible para todos.

Un ejemplo de lo que prevalecía en aquel entonces con respecto al uso de la energía eléctrica (producida convencionalmente) fue la agresiva política en Florida, donde se ofrecía la instalación gratuita de un calentador de agua eléctrico para cubrir las necesidades de agua caliente con la ahora económica corriente eléctrica. Al mismo tiempo, los antiguos calentadores solares ya tenían varios años de funcionamiento y presentaban desgaste, fallas de material y fugas. Para la mayoría de los hogares era más económico reemplazarlos por calentadores eléctricos económicos que reparar los antiguos solares. Las décadas de 1950 y 1960 fueron, para Estados Unidos, años de consumo descontrolado de energía eléctrica. Para casi todos (excepto una pequeña minoría), el uso de la energía solar carecía de sentido y parecía primitivo.

El embargo petrolero y su papel en la evolución de la historia

En 1973 el primer embargo petrolero de los países árabes contra Estados Unidos Se impuso. Entonces, Estados Unidos experimentó situaciones que no le eran familiares. Escasez de combustible, largas colas en las gasolineras, y obviamente también escasez de combustible para calefacción, mientras que los precios de pequeñas cantidades se duplicaron y triplicaron. Presidente Jimmy Carter Ayudó a Estados Unidos a avanzar hacia la eficiencia energética y convirtió el uso de fuentes de energía renovables en una prioridad nacional. En un gesto simbólico, instaló 32 colectores solares en el tejado de la Casa Blanca para el suministro de agua caliente (en 1986, bajo la presidencia de Ronald Reagan, fueron retirados de la Casa Blanca). El expresidente Carter no cambió su postura hacia las fuentes de energía renovables y lo demostró con su actitud posterior..

La crisis energética y el embargo petrolero transformaron a Estados Unidos. Con el fin de la guerra de Vietnam, se dieron cuenta de algunas de sus debilidades y cambiaron su perspectiva sobre el consumo energético. Los consumidores comenzaron a buscar electrodomésticos y automóviles con mayor eficiencia energética. La necesidad de independizarse de los combustibles fósiles (de Oriente Medio) impulsó a toda la nación a intentar sustituir parte de sus necesidades energéticas con fuentes de energía renovables. Esto, por supuesto, fue un desafío, no algo sencillo. La necesidad impulsó el progreso tecnológico y las empresas del sector de las energías renovables surgieron por todas partes para cubrir la creciente demanda. El apoyo estatal a la investigación en energías renovables se disparó de un millón a 400 (cabe destacar que esto constituía una fracción en comparación con las cantidades correspondientes a la energía nuclear).

Durante las décadas de 1970 y 1980, la instalación de infraestructura que utiliza energía solar se identificaba con el patriotismo. La legislación de muchos estados incluía regulaciones para incentivar la instalación de infraestructura de energía renovable, como por ejemplo, exenciones fiscales. Comenzó una nueva etapa de auge y la gente empezó a investigar y a querer instalar turbinas eólicas, sistemas fotovoltaicos y de calefacción activa y pasiva. Naturalmente, se volvió a la solución tradicional y probada para producir agua caliente: los calentadores solares de agua, que pasaron por varias etapas y hoy se consideran una solución obvia.

Durante la fase de auge de la demanda de dispositivos que utilizan energía solar, aparecieron en el mercado implementaciones inadecuadas, con errores de diseño y, en general, sin haber sido probadas adecuadamente. El fracaso de algunas implementaciones les dio mala fama, pero, como todas las industrias, la industria de las energías renovables experimentó algunas anomalías y luego se estabilizó en cuanto a la calidad de sus productos.

El lobby de los combustibles fósiles y su papel

La corriente que se creó para el uso generalizado de las energías renovables no sentó bien a quienes se lucraban con la venta de combustibles fósiles. Tras la campaña electoral más costosa de Estados Unidos, Ronald Reagan fue elegido presidente. Esta campaña fue financiada por compañías petroleras. Las intenciones del nuevo presidente, y sobre todo de quienes lo apoyaron y promovieron su elección, no tardaron en hacerse evidentes. Durante su presidencia, el regreso de Estados Unidos a los combustibles fósiles se hizo evidente. Quizás como una medida simbólica (similar a la del presidente Carter, pero con un contenido opuesto), los colectores solares que proclamaban y "daban ejemplo" para que todos los ciudadanos estadounidenses usaran energías renovables y tuvieran conciencia de la conservación energética fueron retirados inmediatamente de la Casa Blanca.

Entre 1981 y 1986, la percepción pública sobre la política energética cambió para siempre. Se podría afirmar que simplemente la política estadounidense cambió y, debido a las circunstancias, se volvió a recurrir a energías más baratas para apoyar la economía. Sin embargo, durante la administración Reagan, la financiación de programas de investigación sobre energías renovables se redujo drásticamente.

Mientras los demás países en desarrollo continuaban sus esfuerzos por generalizar el uso de fuentes de energía renovables, Estados Unidos las abandonó. Los países europeos y asiáticos redujeron el consumo de energía en relación con su PIB aproximadamente a la mitad, en comparación con Norteamérica. Si bien mantuvieron un estilo de vida similar al estadounidense, se logró una reducción del 50% en el consumo de energía. Vale la pena comparar el ejemplo de Israel. En la forma en que se abordó la escasez energética en comparación con Estados Unidos. Claro que con diferentes escalas en términos de población, superficie y economía. Israel se vio en necesidad y tomó medidas drásticas. Trató la energía solar como una fuente estable y no como una solución temporal que solo usamos cuando todas las demás fuentes de energía resultan insuficientes.

Reagan diezmó la industria de la energía solar en Estados Unidos justo cuando otras naciones la elevaban a la categoría de principal solución para abordar los problemas energéticos. Se fijó el objetivo de abolir todas las desgravaciones fiscales relacionadas con las energías renovables y limitó la financiación para la investigación en este sector para el año 90%. La postura y las políticas aplicadas por su administración asestaron el golpe definitivo a la industria estadounidense de calentadores solares de agua. Durante el período 1984-1986, las ventas de calentadores solares de agua cayeron más del 91%. Hasta la década de 1990, la industria se mantuvo viva gracias a quienes invirtieron en energía solar por conciencia y no por una perspectiva de costos. Es decir, de personas que comprendieron el significado de la conservación de energía y no del ahorro económico. Desde la antigüedad hasta la actualidad, la mayoría de las personas, aunque conocen la diferencia, en última instancia, eligen basándose en el dinero.