Calentamiento Global

Aquí hay una manera de reducir la quema de combustibles fósiles: usar energía humana para calentar edificios

En la película de culto Matrix, el calor involuntario del cuerpo humano es succionado por máquinas para utilizarlo como fuente de energía. Si bien esta puede no ser la situación ideal en la que nos encontramos, la base de la idea, usar el calor que generamos para calentar nuestros edificios, podría ayudar a combatir el cambio climático al reducir el uso de combustibles fósiles.

Veamos la ciencia. El cuerpo humano emite, de media, unos 100 vatios de calor en reposo. Al hacer ejercicio, el calor puede superar fácilmente los 1.000 vatios: energía suficiente para hervir un litro de agua en seis minutos. En comparación, un hervidor doméstico estándar (3 kW) tarda más de dos minutos en calentar un litro de agua.

¿De dónde salió esa energía? Principalmente comida. El metabolismo interno del cuerpo utiliza productos de digestión como carbohidratos y ácidos grasos para generar la energía que impulsa la contracción muscular. Sin embargo, alrededor del 70-95% de la energía producida se libera en forma de calor. Esto sugiere que el cuerpo humano no es muy eficiente a la hora de generar energía mecánica a partir de los alimentos: de hecho, es un poco menos eficiente que un motor de gasolina.

La mayor parte del calor se elimina del cuerpo por convección, radiación infrarroja y sudor, que enfría la piel por evaporación. Esto explica por qué te sientes incómodo en condiciones extremadamente calurosas y húmedas: el sudor no se evapora tan fácilmente en el aire saturado.

Usando cámaras infrarrojas, podemos ver la transferencia de calor del cuerpo al entorno circundante. Estas cámaras pintan las áreas de mayor calor (más pérdida de calor) como más claras y las áreas más frías más oscuras, mostrándonos dónde se desperdicia la mayor parte del calor.

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En el infrarrojo puedes ver qué partes de mí están más calientes y más frías.
armin habaibe

Este calor comienza a acumularse cuando las personas se reúnen en el interior. Imagina un teatro con capacidad para 500 personas. Suponiendo que cada persona produzca 100 vatios de energía térmica, eso significa que se disipará un total de 50 kilovatios de calor: el equivalente a 25-30 agua hirviendo continuamente en una tetera de cocina promedio.

Si estas personas realizan actividad física (como bailar), pueden producir 150 kilovatios de calor juntos, o 3600 kilovatios-hora en 24 horas. El hogar promedio en el Reino Unido consume alrededor de 1000 kWh de gas natural por mes. Dado que la potencia de una caldera de gas doméstica típica es de unos 30 kW, solo 500 bailarines pueden generar la energía de cinco calderas de gas.

La siguiente pregunta es cuál es la mejor manera de utilizar este calor corporal para calentar edificios. Por lo general, los edificios utilizan sistemas de ventilación o aire acondicionado para bajar las temperaturas y mejorar la calidad del aire. Este calor extraído luego se pierde en el ambiente externo, desperdiciando energía. En cambio, el calor de la multitud puede extraerse a través de intercambiadores de calor mecánicos (dispositivos que transfieren calor de un área a otra) y usarse para calentar el aire entrante en edificios adyacentes.

Imagen en color infrarrojo de personas caminando y sentadas en una habitación
Las imágenes infrarrojas se pueden usar para identificar dónde se desperdicia el calor corporal.
armin habaibe, Autor proporcionado

Una opción más flexible es usar una bomba de calor, que es un poco como un sistema de aire acondicionado inverso que bombea calor hacia adentro en lugar de hacia afuera. Este calor también se puede almacenar para su uso posterior, como en tanques de agua o ladrillos modificados. Estas tecnologías ya se utilizan en los centros de datos, donde es necesario extraer grandes cantidades de calor de las redes informáticas para evitar fallas en el sistema.

calor en acción

El concepto de un sistema de calentamiento corporal ya es una realidad en algunas partes del mundo. En Suecia, el edificio de oficinas Kungsbrohuset sobre la estación central de metro de Estocolmo ya se calienta parcialmente con el calor corporal de los pasajeros que pasan por la estación todos los días, lo que reduce sus necesidades de calefacción en un 5-10%. Las bombas de calor extraen el calor de la estación, que luego se almacena en el agua utilizada para calentar las oficinas de arriba.

Mientras tanto, en el Mall of America en Minnesota, la energía de la luz solar y el calor de más de 40 millones de visitantes al año ha reemplazado a la calefacción central. El sistema BODYHEAT, que actualmente se está instalando en un centro de artes en Glasgow, utiliza bombas de calor para capturar la energía térmica de los miembros del club y almacenarla en pozos subterráneos para proporcionar calor y agua caliente al edificio.

Gran área de juegos colorida dentro de un edificio de vidrio
Desde 1992, el Mall of America ha utilizado la luz solar y el calor corporal para calentar sus espacios interiores.
Jeremy Noble/Wikimedia

Trabajé en sistemas de calefacción en el Nottingham Theatre, que tiene una capacidad para 750 personas. Descubrimos que a medida que aumentaba el número de espectadores en el teatro, también aumentaba la temperatura, lo que significaba bajar el sistema de calefacción central durante la noche cuando las multitudes estaban abarrotadas. Usando este principio, podemos desarrollar «edificios inteligentes» que pueden ajustar la calefacción según la cantidad de personas en la habitación y el aumento de temperatura esperado. Esta sencilla solución se puede utilizar en muchos tipos de edificios, incluso en aquellos sin bombas de calor.

Con el reciente aumento en los precios de la energía y el impulso global para lograr emisiones netas de carbono cero, estos sistemas podrían proporcionar una forma simple y revolucionaria de reducir el uso de combustibles fósiles y reducir las facturas de energía al aprovechar el calor residual que llena los espacios públicos ocupados.

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