Cómo mantenerse fresco

Cálido, caliente, abrasador

Desde la noche de los tiempos, el ser humano ha intentado protegerse de las condiciones climáticas extremas, tanto del frío como del calor. No tardamos en encontrar soluciones para calentarnos adecuadamente, aunque la eficiencia sigue siendo un problema, pero la refrigeración ha seguido siendo un problema difícil de resolver. Y no va a mejorar pronto.

El calentamiento global está aumentando el número de episodios de calor extremo en toda la Tierra. Aunque actualmente el planeta es sólo un grado más cálido que antes de la revolución industrial, este pequeño cambio provoca grandes variaciones en el número y la gravedad de las olas de calor. Las grandes olas de calor, que antes se producían "una vez cada 50 años", son ahora 4,8 veces más probables que hace 150 años.

Por supuesto, como aún no hemos alcanzado las emisiones netas cero, la situación seguirá empeorando en las próximas décadas. Cuando alcancemos los 2 grados, las olas de calor extremas serán 13,9 veces más probables. Esa cifra llegará a 39,2 si alcanzamos los 4 grados en 2100. En general, cada vez más días del año se considerarán mortalmente calurosos. Las regiones tropicales podrían registrar más de 200 días mortales adicionales (días con un índice de calor de más de 41 grados) de aquí a 2100 en las hipótesis de emisiones elevadas.

500 000 personas mueren cada año por exceso de calor

Esos días son muy perjudiciales para el ser humano. Nuestro cuerpo no puede funcionar correctamente a más de unas décimas de grado por encima de su temperatura habitual, por lo que ha desarrollado una serie de mecanismos de refrigeración. Sin embargo, en caso de calor extremo, estos mecanismos pueden fallar. La sudoración, por ejemplo, sólo funciona cuando la temperatura y la humedad son suficientemente bajas. La exposición al calor extremo provoca deshidratación, calambres e incluso golpes de calor cuando el cuerpo alcanza una temperatura interna superior a 40 grados centígrados.

En total, unas 500 000 personas mueren cada año por calor excesivo. En Europa, las tasas de mortalidad por calor han aumentado un 30% en las dos últimas décadas. El pasado mes de junio, investigadores del Imperial College de Londres calcularon que sólo el aumento de 1,4° del calor había triplicado el número de víctimas mortales y era responsable de 1500 muertes en Europa. El calor es mortal. El calor es mortal.

Cómo nos refrescamos

Para protegernos del calor extremo, por ahora sólo tenemos dos soluciones. Permanecer en el interior (en un edificio bien aislado, siguiendo algunos consejos para mantener el calor fuera) y la refrigeración convencional, también conocida como refrigeración por compresión de vapor.

Refrigeración por compresión de vapor

La refrigeración por compresión de vapor utiliza presión y un fluido especial llamado refrigerante para enfriar distintos espacios. El refrigerante tiene propiedades poco comunes, sobre todo su capacidad para vaporizarse fácilmente, pero puede utilizarse prácticamente cualquier líquido con sistemas algo más complejos. El refrigerante funciona en bucle, absorbiendo el calor de "las cosas frías" (interiores) y dispersándolo en "las cosas calientes" (exteriores). Este ciclo consta de 4 pasos principales:

• En primer lugar, el refrigerante se comprime hasta convertirse en un gas a alta presión, lo que lo calienta mucho. Este es el paso en el que se inyecta energía al ciclo desde la máquina.

• El refrigerante está ahora más caliente que el exterior. Ambos se ponen en contacto y el calor viaja de forma natural del refrigerante al exterior.

• Después de perder parte de su calor pero manteniendo su presión, se permite que el refrigerante se expanda, por lo que pierde su presión y su temperatura. Sin embargo, como ha cedido parte de su calor al exterior, al volver a su presión inicial queda mucho más frío que antes.

• El refrigerante frío se pone en contacto con el interior, donde recibe calor de forma natural hasta que vuelve a su estado original.

• Una vez completado con éxito el ciclo, el refrigerante ha capturado energía del interior y la ha liberado en el exterior.

Pared con varios aparatos de aire acondicionado

El problema, por supuesto, es que la electricidad utilizada para hacer funcionar estas máquinas suele proceder de la quema de combustibles fósiles, lo que refuerza el problema contra el que nos protege. Se trata de un círculo vicioso: cuanto más se calienta el planeta, más necesitamos enfriarnos, más contribuimos al calor del planeta. El aire acondicionado ya emite más de 1.000 millones de toneladas de CO2 al año, y es la fuente de emisiones de CO2 vinculada a los edificios que crece más rápidamente.

El aire acondicionado es responsable del 3% de nuestras emisiones y del 7% de nuestro consumo de electricidad.

¿Cómo podemos hacerlo mejor?

En la actualidad hay muchas startups y empresas que buscan mejorar nuestra metodología de refrigeración para hacerla más eficiente y menos impactante.

Nuevas técnicas de refrigeración

La refrigeración por compresión de vapor no es la única técnica que existe. Analicemos tres nuevos tipos de refrigeración que se están desarrollando.

El primero es una mejora muy sencilla de la refrigeración por vapor: sustituir el refrigerante, a menudo un fluido muy contaminante (suele ser más de 1.000 veces más perjudicial para el clima que el CO2), por fluidos simples como el agua o el CO2. Empresas como Enersion o Green-Y están encontrando procesos creativos para utilizar estos refrigerantes ecológicos sin menoscabo de la eficacia del aparato.

La segunda técnica es mucho más compleja y se denomina refrigeración magnetocalórica. Utiliza el efecto magnetocalórico, por el que ciertos sólidos se calientan o enfrían cuando se les aplica un campo magnético. Los sistemas magnetocalóricos funcionan de forma muy similar a los sistemas de compresión de vapor: sólo sustituyen el refrigerante por un trozo de metal y el compresor por un campo magnético. Aunque este efecto se descubrió hace más de cien años (el abuelo de nuestro fundador, Auguste Piccard, fue de hecho uno de los primeros en observarlo), la tecnología está aún en sus primeras fases. Aunque teóricamente no puede ser más eficiente termodinámicamente que el Ciclo de Carnot, puede ser más eficiente en general porque se gasta menos energía en piezas móviles. Empresas como Magnoric, Camfridge y Polaris trabajan activamente para sacar al mercado aplicaciones comerciales de esta tecnología.

La tercera técnica es el uso de motores termoacústicos. Aprovechan el hecho de que el sonido, al mover las partículas en los sólidos, crea fricción y, por tanto, calor. Este efecto puede invertirse y transformar el calor en sonido. Por supuesto, esto es mucho más complicado de lo que parece (valga el juego de palabras), pero puede obtener más información sobre cómo funciona aquí, o echar un vistazo a algunas de nuestras soluciones etiquetadas que intentan crear sistemas industriales funcionales y económicamente viables, como Equium o Blue Heart Energy.

Además, a veces es imposible conseguir refrigeración para instalaciones alejadas de la red eléctrica. Esto deja a las poblaciones que viven en zonas remotas sin soluciones para mantener frescos sus alimentos y protegerse del calor. Se han creado nuevas tecnologías para permitir la refrigeración fuera de la red, como Cool Box de Solar Polar, que utiliza la energía del sol para crear una refrigeración sin emisiones y sin piezas móviles, o Helio Cooling de HelioClim, que canaliza los rayos solares concentrados para alimentar una bomba de calor.

Nuevas técnicas de almacenamiento

Enfriar las cosas está muy bien, pero para lograr una verdadera eficiencia, tenemos que ser capaces de almacenar calor y frío de manera eficiente. De este modo, podemos producir frío cuando las condiciones son mejores y utilizarlo cuando sea necesario.

El suelo es un buen lugar para almacenar calor y frío. Esto se debe a que la inercia térmica del suelo es considerable, lo que significa que su temperatura varía muy poco cuando está sometido a cambios de temperatura o a flujos de energía procedentes de su entorno. Esto significa que a más de 4 metros bajo tierra, el suelo mantiene una temperatura constante durante todo el año, independientemente de lo que ocurra arriba. De esto se pueden extraer dos conclusiones:

• Podemos utilizar el suelo como fuente de calor o frío constante durante todo el año. Si el suelo bajo tu casa está a 16°, puedes hacer circular agua por él y obtener una fuente de calor en invierno, o de frío en verano. Este es el concepto en el que se basa la pared geotérmica GeoTerre.

• Podemos utilizar el suelo para almacenar parte de nuestro calor extra en verano, enfriando así nuestra casa, y luego tomar este calor extra en invierno para calentarnos, en un proceso denominado Geostorage. En eso trabaja el equipo de Accenta.

Instalación geotérmica en Islandia

Cuando el suelo no es una opción, existen alternativas creativas. Soprema, por ejemplo, descubrió que algunas estructuras ya existentes pueden utilizarse para retener el calor o el frío. Modificaron el depósito de incendios obligatorio de su edificio para utilizarlo como almacén de calor o frío. Boreales vio que el hielo tenía una gran capacidad de retención de frío, por lo que son capaces de crear frío cuando abunda la energía, almacenarlo en forma de hielo y liberarlo cuando se demanda. HeatTank, por su parte, se ha pasado a la alta tecnología y utiliza unos biomateriales llamados materiales de cambio de fase para almacenar frío de forma compacta, reduciendo así en un 90% el volumen necesario para el almacenamiento de calor.

Mejorar la eficiencia de los edificios.

Es increíble generar frío cuando y donde queramos, pero el paso más importante hacia la eficiencia energética es conservar el frío que ya tenemos. He aquí un resumen de todo lo que podemos hacer con este fin.

La idea más obvia para mantener más frío en el interior es tener un mejor aislamiento. El aislamiento es primordial para mantener el calor fuera. Se ha demostrado que un aislamiento deficiente puede hacer que las casas pierdan un tercio de su calor en invierno. Un buen aislamiento ahorra dinero y CO2, y añade confort a la vivienda. El aislamiento depende de los materiales utilizados y de cómo estén estructuradas las paredes. El mejor aislante es el vacío, ya que no deja pasar el calor, pero es muy difícil de conseguir en las paredes. Hay empresas que intentan crear paredes aisladas por vacío, como los paneles aislantes WALLRUS, pero también hay otras formas de crear un gran aislamiento:

• Airium es un material único que proporciona un gran aislamiento por poco dinero. Es fácil de usar y de reciclar.

• Tl-Skin es un nuevo material que utiliza materiales de cambio de fase (como HeatTank) para almacenar el calor entrante e impedir que pase.

• Nuevos bloques estructurales como Caleosol ECO+ o el bloque EPIC facilitan la construcción de estructuras bien aisladas con bloques modulares que caben en cualquier sitio y son fáciles de montar.

• La refrigeración de estructuras es un planteamiento creativo para mantener frescos los edificios haciendo circular aguas residuales frías por las paredes.

Otra forma de proteger los edificios del calor exterior es recubrirlos con una capa protectora. Hay dos alternativas principales, ambas eficaces pero incompatibles entre sí:

• Pintar los edificios con pintura superblanca, como SolarCoat o CoolRoof, que reflejan casi el 100% de la luz solar, asegurándose de que ninguna quede atrapada por el tejado y se transforme en calor.

• Cubrir los edificios con plantas, con jardines en los tejados y muros verdes. Las plantas son increíbles a la hora de mantener el calor fuera o dentro: pueden mejorar la factura energética de un edificio en un 22%. Este es el camino elegido por soluciones como Vertiscape o Sky Water Roof.

District Cooling implantado por Engie

Por último, un instrumento para gestionar la temperatura de los edificios es poner en común sus recursos para lograr más eficacia y flexibilidad. Los sistemas de refrigeración urbana funcionan como los de calefacción central: suministran frío a los edificios que lo necesitan desde una instalación centralizada. Esto permite a los edificios obtener exactamente el frío que necesitan cuando lo necesitan, sin tener que ocuparse de costosos sistemas de refrigeración. Los sistemas de última generación pueden proporcionar tanto calefacción como refrigeración a distintos edificios, y reinyectar el calor residual del proceso de refrigeración en el sistema de calefacción. Esta es la idea que subyace en soluciones como CAAS o Boostherm.

¿Qué queda por hacer?

Como hemos visto, abundan las soluciones para calentar y refrigerar eficazmente. Pero si no se aplican, no sirven de nada. Hoy en día, la mayoría de los consumidores compran el aire acondicionado más barato del mercado, que a veces es 5 veces menos eficiente que el mejor aire acondicionado disponible. Esto se traduce en facturas de energía más elevadas, una vida útil más corta y más emisiones. Por tanto, la cuestión no es tanto qué tecnologías están disponibles, sino con qué normativas e incentivos podemos conseguir que estas tecnologías se adopten de forma generalizada.