Invernadero solar
Las exigencias de la agricultura
de hoy buscan la tecnificación y eficiencia para poder competir en un mercado
globalizado; y entre los problemas que
deben afrontarse destaca el aumento de los costes energéticos. Iniciativas
innovadoras como el cultivo fuera de temporada quedan frenadas por la pérdida
de competitividad que supone la elevación del precio de la energía al usar las
calderas de gas o gasóleo. Como resultado del incremento del precio de los
combustibles fósiles y las restricciones en las emisiones de CO2 y otros
contaminantes, hay una necesidad real de encontrar sistemas alternativos para
calentar invernaderos durante el invierno.
La investigación sobre el uso de
energías renovables para calentar invernaderos durante el invierno es una
tendencia innovadora que se está llevando a cabo en diferentes lugares del
mundo. Estos invernaderos son particularmente innovadores ya que se diseñan
específicamente para operar durante los momentos más fríos del año, cuando la
luz del sol está al mínimo. La mayoría de estos proyectos pioneros están
experimentando con el calentamiento solar pasivo y con métodos de calefacción
con energías alternativas con el objetivo de disminuir o eliminar los costes
energéticos.
Nuestra experiencia con clientes
que cultivan en invernaderos nos indica que no es fácil cubrir las expectativas
de necesidades de energía pico en los grandes sistemas pero si es posible
actuar sobre una parte considerable de los consumos. En ocasiones el
calentamiento de invernaderos debe cubrir tan solo unas necesidades puntuales o
muy limitadas en el tiempo. Prevenir los daños por heladas o anticipar el
periodo de recolección unas pocas semanas son necesidades críticas para muchos
cultivadores. El diseño de sistemas de energías renovables debe estudiarse
minuciosamente para cubrir unas necesidades muy particulares.
Diseño de un invernadero solar pasivo
Lo primero
que nos planteamos es cómo se comporta un invernadero en condiciones invernales
duras y si podemos paliar los efectos del frío en su interior. El diseño para
crear este espacio debe ser tal que sea posible capturar tanta luz y calor del
sol como sea posible, y redistribuir este calor durante la noche. En Calgary,
Canadá (How We Designed Our Solar Greenhouse) se diseño un invernadero solar
pasivo adaptado para condiciones invernales. Estos invernaderos se estudiaron
para aceptar y realzar la luz del sol directa. Este proyecto se localizó en el
paralelo 51 Norte, por lo que las condiciones invernales son mucho más
rigurosas que las de latitudes más templadas. Pese a estas altas latitudes el
clima de Calgary es tal que en invierno raramente está nublado por lo que las
condiciones son óptimas para probar el comportamiento invernal de un
invernadero solar pasivo.
Hay dos
consideraciones principales cuando se diseña un invernadero: calor y luz. Es
interesante considerar que los invernaderos de estilo europeo se desarrollaron
en los países bajos como una respuesta al bajo nivel de luz difusa
prevaleciente en invierno.
Los
invernaderos de Calgary están adaptados a condiciones invernales en un
invernadero solar pasivo. Estos invernaderos están diseñados para aceptar y
realzar la luz del sol directa y el calor del sur a la vez que se previenen las
pérdidas de calor aislando los lados norte, este y oeste. Es decir, durante el
invierno la luz del sol vendrá sobre todo del sur y por el resto de las
orientaciones no merecerá la pena intentar captar calor, es por ello que es
preferible aislar las orientaciones no preferentes y centrarnos en obtener
energía de los rayos del sol que entran por el sur. Las dimensiones del
invernadero fueron 3 x 6 x 3, buscando que en sus dimensiones fuese el doble de
largo que de ancho.
La
construcción se hizo de paneles estructurales con aislamiento en el medio con
R-25.
Superficies
transparentes
Otra parte
del invernadero se construye transparente para dejar pasar la luz, y usualmente
se construye con láminas de vidrio o plásticas. El ángulo de estas superficies
desde la horizontal debe permitirnos maximizar la entrada del sol invernal
(incrementando el calor en invierno) y minimizando el sol en verano. El ángulo
depende de que parte de la estación queremos aprovechar y como norma general podemos considerar 15 +
la latitud.
En el
ejemplo de Calgary se usaron tres láminas de policarbonato con un valor R de 2.
Esto es dramáticamente menos aislante que las paredes (R-2) por lo que para
mantener el calor es importante incorporar una cortina aislante que se cierre
de noche y se levante por la mañana.
Típicamente
en el diseño de construcciones solares pasivas el porcentaje de superficies
transparentes para prevenir el sobrecalentamiento debe ser el 7 – 12 % de la
superficie orientada al sur. En el invernadero de Calgary se optó porque la
superficie transparente cubriese el 90 % de la orientación sur. De esta forma
se consigue capturar suficiente cantidad de energía durante los meses fríos.
Calentamiento
de la zona de las raíces
Otra
cuestión a considerar en la térmica de un invernadero es el calor en la zona de
las raíces. Investigaciones llevadas a cabo en Manitoba encontraron que
calentar la zona de las raíces permite a los cultivadores disminuir la
temperatura del invernadero hasta en 10 ºC sin afectar el rendimiento de las
plantas.
Ver 2ª PARTE
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