CÓMO SACAR PROVECHO AL CALOR SOLAR EN LA VIDA COTIDIANA

24 marzo, 2020 1:07 pm

Por julio Jackman

En este tercer artículo sobre formas fáciles de usar la energía solar, exploraremos más a fondo la recolección de calor solar y cómo podemos usarla para nuestro beneficio. Esta serie de artículos se centra en el uso directo de la energía solar térmica para aplicaciones de calefacción doméstica, cocinar, secar alimentos y calentar agua doméstica. Básicamente cosechamos el calor y usamos el calor.

¿CÓMO PODEMOS OBSERVAR EL CALOR SOLAR?

Debemos recordar que:

  • El calor solar directo está disponible durante el día. El calor solar directo NO está disponible durante la noche.
  • El calor solar calienta la atmósfera de nuestro planeta, lo que hace que los días sean más cálidos que las noches.
  • Durante el día podemos experimentar directamente este calor solar.

Te propongo este Experimento:

En un día soleado, cuando no hay nubes cubriendo el sol, entre 10 am y 2 pm, intente el siguiente experimento:

Sal y encuentra una sombra distinta. Por ejemplo: el borde de un techo, la esquina de una casa, una columna o una pared. Un lado del borde de la sombra será más claro y el otro lado será más oscuro.

Extienda las dos manos para que una quede a la sombra y la otra a la luz del sol. Mantenlos ahí por 10 segundos. Ahora cambie sus posiciones de claro a oscuro y de oscuro a claro. Observe cualquier sensación de calor en sus manos cuando las cambia de un lado a otro cada 10 segundos más o menos.

La temperatura del aire es la misma en ambas posiciones, pero hay calor solar radiante en la luz pero no en la sombra, esa es la diferencia que se percibe. Este es el calor de la energía solar radiante que salió desde el Sol sólo unos 8 minutos antes y que podemos usar en nuestro beneficio.

¿CUÁNTA ENERGÍA /CALOR HAY EN LA LUZ DEL SOL?

Hay más calor en la luz del sol durante el medio día que temprano en la mañana o al final de la tarde.

Imagine un cuadrado dibujado en el suelo, con cada uno de los cuatro lados de aproximadamente un metro de longitud. La cantidad de energía térmica que cae en este metro cuadrado de área es de aproximadamente 1000 vatios de calor.

¿Cuánto cuesta un calor de 1000 vatios? El calor de 1000 vatios puede elevar la temperatura de un litro de agua del grifo a ebullición en menos de 6 minutos. Esos 6 minutos costarían más de 10 colones si usara energía eléctrica de ICE para calentarlo. Por lo tanto, por cada hora de sol fuerte, alrededor de 95 colones de energía de calor libre caen en un metro cuadrado de tierra. Un techo de seis metros por seis metros, 36 metros cuadrados, recibe más de 20 mil colones de energía térmica en 6 horas.

¿QUÉ PODEMOS HACER CON ESTE CALOR GRATUITO?

¿Cómo podríamos utilizar la recolección de calor solar gratuita para nuestro beneficio?

En la Industria:

La energía térmica se usa de muchas maneras. El 40% de la energía que utiliza la industria es la energía térmica. Las panaderías usan energía térmica. El calentamiento de agua utiliza energía térmica.

¿Cómo usamos el calor día a día en nuestros hogares?

Cocinar y calentar el agua son los principales usos.

Tradicionalmente, las personas han utilizado el calor solar para secar la ropa.

A lo largo de las décadas, las personas han cambiado a formas más convenientes de cocinar alimentos, calentar agua y secar la ropa (usando gas o electricidad), pero esta conveniencia tiene un costo para el medio ambiente. El gas es un combustible fósil que agrega carbono a la atmósfera, apoyando el calentamiento global. La red eléctrica está viendo una mayor demanda con los autos eléctricos en línea.

¿Cómo podemos reducir estas tensiones para el medio ambiente y la red eléctrica?

Cada uno de nosotros podemos implementar algunos cambios positivos.

Calentar agua: Es el uso número uno de la recolección de calor solar, ahora se ven muchos calentadores de agua solares en los techos y eso produce un gran ahorro de energía eléctrica.

Calefacción: Se usa el calor solar para calentar las casas en climas más fríos.

La cocina hogareña: La recolección de calor solar para cocinar está experimentando muchas innovaciones en los últimos años. Abordaré esto en los próximos artículos.

¿POR QUÉ EL SECADO DE ALIMENTOS?

Alimentos secados al sol

En lo que me gustaría centrarme ahora, es en un uso para la Cosecha de Calor Solar que podría afectar más a la Costa Rica rural que a la Costa Rica urbana. El 40% de la población de Costa Rica es rural. Parece que hay un gran potencial para la recolección de calor solar para secar los alimentos.

La recolección de calor solar ha estado en uso durante miles de años para secar la cosecha agrícola, como el maíz y los frijoles. La carne y el pescado también se han secado. El secado es una forma de conservar los alimentos, extender su vida de almacenamiento, hacerlos más viables para transportar o exportar, extender su frescura para una mayor disponibilidad en el mercado y eliminar la necesidad de refrigeración.

Hay mercados en crecimiento para alimentos saludables libres de pesticidas y químicos. Algunos ejemplos son: plátanos secos, mangos secos, manzanas secas, carnes secas, una variedad de harinas sin gluten como plátano,  yuca, compota, etc. y mezclas de sopas secas sin conservantes ni sabores artificiales. Todos estos pueden ser producidos con un deshidratador solar básico, y a escala doméstica para una familia o un negocio familiar.

¿Cómo maximizar una cosecha de mango que tiene lugar en un corto período de semanas? ¿Quién puede usar tantos mangos?

Respuesta: Use lo que pueda y seque el excedente para su uso posterior o venta.

Estamos familiarizados con la forma de secar la ropa usando la recolección de calor solar. Las condiciones ideales incluyen: aire caliente, seco y en movimiento, a través de ropa calentada por el sol. En nuestro próximo artículo veremos cómo podemos crear estas mismas condiciones para secar convenientemente los alimentos.

Te veo el mes que viene.

Julio Jackman es fundador de ‘Soluciones Carbono Neutral’, ver FaceBook, y promotor del uso de la construcción y diseño de secadores y hornos solares. Vive en Pérez Zeledón. Actualmente está creando prototipos de un horno de panadería solar a escala comercial.

HOW TO TAKE ADVANTAGE OF SOLAR HEAT IN EVERYDAY LIFE

In this third article about easy ways to use solar energy we will further explore Solar Heat Harvesting  and how we can use it for our benefit. This series of articles focus on the direct use of Solar Heat Energy for household Heat applications such as cooking, food drying and heating domestic water.  We Harvest the Heat and we use the Heat. This series does NOT explore solar panel technology which produces Electricity.  We Havest the Heat and we use the Heat.

HOW CAN WE OBSERVE SOLAR HEAT?

We must remember that:

  • Direct solar heat is available during the day. Direct solar heat is NOT available during the night. 
  • Solar Heat warms the atmosphere of our planet which makes the days warmer than the nights.
  • During daytime hours we can directly experience this Solar Heat.

Experiment:

On a sunny day, when there are no clouds covering the sun, between 10 and 2, try the following experiment:

Go outside and find a distinct shadow.  For example: the edge of a roof, the

corner of a house, a column, or wall.  One side of the shadow’s edge will be lighter and the other side will be darker.

Hold your two hands out so one is in the shadow and the other is in the sunlight.  Hold them there for 10 seconds. Now switch there positions from light to dark and dark to light. Notice any feeling of warmth in your hands as you switch them back and forth every 10 seconds or so.

The air temperature is the same in both positions but there is radiant solar heat in the light but not in the shadow.  This is the warmth of radiant solar heat energy that left the sun about 8 minutes earlier.

HOW MUCH HEAT ENERGY IS IN SUNLIGHT?

There is more heat in sunlight during mid-day than in the early morning or late afternoon.

Imagine a square drawn on the ground, with each of the four sides about one meter in length.

The amount of heat energy that falls on this one squrare meter of area is about 1000 Watts Heat.  How much is a 1000 watts heat?  1000 watts heat can raise the temperature of a liter of tap water to boiling in less than 6 minutes.

Those 6 minutes would cost more than 10 colones if you used electrical energy from ICE to heat it.

So, for every strong sunshine hour about 95 colones of free heat energy falls on a square meter of earth.

A six meter by six meter roof, 36 square meters, receives over 20 mil colones of heat energy in 6 hours.

How might we use free Solar Heat Harvesting for our benefit?

WHAT CAN WE DO WITH FREE HEAT?

Heat Energy is used in many ways.  40% of the energy that Industry uses is Heat Energy.  Bakeries use Heat Energy.  Water heating uses Heat Energy.

How do we use heat, day to day in our homes?

Cooking and water heating are major uses.

Traditionally, people have used Solar Heat to dry their laundry.

Over the decades people have shifted to more convenient ways to cook food, heat water, and dry laundry ( using gas or electric), but this convenience comes with a cost to the environment.  Gas is a fossil fuel that adds carbon to the atmosphere, supporting global warming.  The electrical grid is seeing more demand with electric cars coming online.  How can we reduce these stresses to the environment and electrical grid?

We each do what we can.

  • The Number One household use of Solar Heat Harvesting is for heating water.  See the many roof top Solar water heaters.
  • Number Two is heating homes in cooler climates.

Solar Heat Harvesting for cooking is seeing many innovations in recent

  • years.  I will address this in upcoming articles.

WHY FOOD DRYING?

What I would like to focus on, now, is a use for Solar Heat Harvesting that might affect rural Costa Rica more than urban Costa Rica.  40% of Costa Ricas population is rural. There seems to be great potential for Solar Heat Harvesting for drying foods.

Solar Heat Harvesting has been in use for thousands of years for drying agricultural harvest such as corn and beans.  Meat and fish have also been dried.  Drying is a way to preserve food, extend it’s storage life, make it more viable to transport or export, extend it’s freshness for longer market availability, and eliminate the need for refrigeration.

There are growing markets for healthy foods free of pesticides and chemicals.  Some examples are: dried bananas, dried mangos, dried apples, dried meats, a variety of gluten free flours such as banana, plantain, yucca, sweet potato (camote), etc. and dry soup mixes free of preservative and artificial flavors.

These can all be produced with a basic solar dehydrator, and on the household scale for for a family or for a family business.

How do you maximize a mango harvest that takes place over a short period of weeks?  Who can use so many mangos?  Answer: Use what you can and dry the surplus for later use or sale. 

We are familiar with how to dry laundry using Solar Heat Harvesting.  The ideal conditions include: warm, dry, moving air, across sun-warmed clothing.  In our next article we will look at how we can create these same conditions to conveniently dry foods.

See you next month.

Julio Jackman is founder of  ‘Soluciones Carbono Neutral’, see Face Book, and promoter of the use construction and design of solar food dryers and ovens.  He lives in Perez Zeledon.  He is currently prototyping a commercial scale solar bakery oven.