Uno de los hornos originales, la estufa Franklin, fue inventado para la eficiencia energética. Benjamin Franklin, que sabía un poco sobre la transferencia de calor y la electricidad, se dio cuenta de que al reemplazar una chimenea de pared por un horno de hierro fundido en el centro de la habitación, el calor podía distribuirse de manera más eficiente por toda la habitación. Fue una revolución, pero defectuosa. Sin una chimenea para hacer circular el flujo de aire, el horno no podía mantener su fuente de calor durante mucho tiempo. Otro local de Filadelfia, David Rittenhouse, añadió más tarde la chimenea que perfeccionó este primer horno residencial.
Hoy en día, los hornos domésticos y la calefacción residencial se encuentran en un paralelo único a la época de Benjamin Franklin. Con un puñado de tecnologías de calefacción imperfectas y un mundo con niveles críticamente bajos de combustibles, la necesidad de un gran avance en la eficiencia energética de la calefacción nunca ha sido mayor. Ya sea directa o indirectamente, prácticamente todos los hornos domésticos de generación futura utilizarán el sol para calentar (y enfriar) la casa. Aquí están tres de los principales candidatos para el horno de nuestros hijos y de los hijos de nuestros hijos.
Los paneles solares utilizan células fotovoltaicas para convertir la luz solar directamente en electricidad. Para utilizar esta tecnología de forma eficaz, una cubierta orientada al sur debe tener una inclinación adecuada para que las células fotovoltaicas puedan captar energía solar. Aunque los hornos tradicionales y los sistemas de calefacción híbridos siguen siendo más baratos para la mayoría de los hogares en términos de coste por vatio, las subvenciones gubernamentales y los propietarios de viviendas respetuosas con el medio ambiente han provocado la primera gran explosión de los paneles solares.
Sin embargo, en términos de costos de instalación, los paneles solares siguen siendo un obstáculo. Una casa pequeña en un clima soleado como Colorado o el oeste de Texas podría necesitar sólo $25,000-$35,000 para alimentar una casa. Una casa más grande en un clima nublado puede costar hasta $75,000. En muchos lugares, las compañías de servicios públicos y los subsidios gubernamentales pueden cubrir hasta la mitad de este costo, pero aún así se necesitarán muchos, muchos años (si acaso) para recuperar el costo inicial de la instalación.
El gran problema
Aunque se están perfeccionando un puñado de nuevas células fotovoltaicas de «tercera generación», incluidas las células poliméricas, las células tándem y la tecnología de puntos cuánticos, todavía les queda un largo camino por recorrer. De hecho, estas nuevas tecnologías probablemente tienen un mayor potencial para los coches alimentados por energía solar, las computadoras y los dispositivos electrónicos que para la calefacción del hogar.
Posibles soluciones
Junto con mejores celdas fotovoltaicas, las baterías que almacenan electricidad de manera más efectiva ayudarían a reducir la pérdida de energía durante la caída de la noche. Esto podría ayudar a reducir el costo por vatio de los paneles solares tanto como la mejor tecnología fotovoltaica.
Los hornos solares son esencialmente una versión glorificada del uso de una lupa para concentrar la luz solar en un solo punto y generar calor intenso. Los espejos parabólicos altamente reflectantes se utilizan para crear temperaturas de hasta 1000 grados Farenheit para hornos estándar con el horno solar más grande que alcanza los 3000 grados Farenheit. Este calor puede ser utilizado como fuente de energía para cualquier número de aplicaciones. Irónicamente, los paneles solares funcionan mejor en el papel tradicional del horno residencial, y los hornos solares funcionan mejor para la cocina residencial.
El costo de los hornos solares es aún menos tangible que los cálculos enrevesados pero reales de los paneles solares. Su hardware local puede crear un horno solar crudo por tan sólo $5 o $10; los hornos solares comerciales pueden costar millones de dólares. Además de las cocinas solares que no permiten la cocción matizada de las cocinas convencionales, existen pocas aplicaciones residenciales entre estos extremos.
El gran problema
Entre el coste de fabricación de los espejos parabólicos de alto rendimiento y la dificultad de utilizar eficientemente el calor para alimentar un generador de turbina, todavía no hay buenas respuestas para el uso residencial a gran escala de los hornos solares.
Posibles soluciones
La respuesta más prometedora es mejorar la conversión de calor en electricidad a través de turbinas de vapor. El Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL ha estimado que los hornos solares podrían producir electricidad a 5,47 centavos por kWh para el año 2020. (Los hornos solares también se están utilizando para crear combustible de hidrógeno, otra fuente de energía prometedora.
La fuente más eficiente de energía solar no viene del cielo, sino de debajo de su hogar. Alrededor de la mitad de la energía del sol es absorbida por el suelo, creando una temperatura constante y confortable que puede ser transferida desde el suelo a su hogar. A menos que haya un gran avance en la calefacción solar, la calefacción y refrigeración geotérmica tiene un futuro significativamente más brillante que su competencia basada en la energía solar. Para la construcción de nuevas viviendas, los sistemas geotérmicos son probablemente la tecnología de eficiencia energética más infrautilizada de la actualidad, aunque esto está cambiando rápidamente.
El gran problema
Si bien la modernización de una casa con un sistema de calefacción geotérmica puede seguir siendo una opción inteligente en algunas situaciones, el costo de instalación es el mayor problema con estos sistemas. El sistema geotérmico promedio cuesta sólo alrededor de $7,500, pero la excavación de la tierra debajo de su casa típicamente agregará otros $10,000 a $30,000 al precio final.
Posibles soluciones
Aunque las tuercas y pernos de estos sistemas reciben pequeñas mejoras cada año, la solución real que se necesita para estos sistemas es un sistema de excavación similar al Armagedón. El perfeccionamiento de la capacidad de excavación permitirá que los sistemas de bucle único vertical sean más rentables y reduzcan el uso del suelo asociado a los sistemas horizontales.
Sí, ya los tenemos, pero seguirán siendo aún más precisos y útiles. Las posibilidades de programación de los termostatos inteligentes actuales son ya una gran ayuda para reducir el coste de la calefacción y refrigeración de su hogar. El hecho de que usted puede hacer esto sin estar en su propiedad es otra conveniencia.
Sin embargo, una nueva generación de modelos también le permite controlar remotamente otros tipos de equipos de HVAC en su hogar. Imagínese también poder operar su humidificador y deshumidificador usando un teléfono inteligente? Por el momento, no es probable que encuentre tales extras en un termostato de precio medio, pero es sólo cuestión de tiempo antes de que esa tecnología se convierta en estándar. Los sistemas de control todo en uno, como el HomeKit de Apple, son tan tentadores para los consumidores de gama alta que el empuje para ampliar las capacidades de estos productos podría dar lugar pronto a nuevas aplicaciones de HVAC que nadie ha considerado posibles hasta ahora.
Es importante que periódicamente se limpien los conductos porque las obstrucciones afectan tanto el flujo de aire como la calidad. No es demasiado difícil ni costoso que los profesionales realicen este servicio, pero ¿no sería genial que los conductos lo hicieran ellos mismos? La autolimpieza de los conductos sería especialmente útil en lugares como hospitales y residencias de ancianos, que no sólo se preocupan por el confort ambiental, sino también por preservar las condiciones higiénicas y la calidad del aire.
Compañías de Australia e Italia están colaborando en conductos que utilizarían una solución de conducto antimicrobiana con recubrimiento nanoestructurado autolimpiante. La inspiración para ello proviene de la hoja de loto autolimpiante, que siempre permanece limpia, sin importar lo sucio que esté el medio ambiente. Es bastante factible creer que si esta tecnología tiene éxito, las aplicaciones domésticas podrían estar a la vuelta de la esquina.
El pensamiento detrás del Internet de las Cosas es que si algo puede ser conectado a la web, lo será. Mucha gente encontrará esto desalentador, pero una vez que los ahorros y la conveniencia se hagan evidentes, y la curva de aprendizaje de la tecnología se reduzca, estas preocupaciones serán olvidadas. Como en todo, los primeros adoptantes pagan más, pero en casi todos los casos, una vez que se establece una tecnología, ésta pronto conduce a reducciones de precios.
¿No sería fantástico no sólo controlar su horno desde lejos, sino también hacer que le avise cuando sea necesario cambiar el filtro? ¿O avisar cuando se ha producido una avería, lo que le permite reservar inmediatamente una llamada de servicio? Es emocionante pensar en lo que el futuro podría depararle al propietario promedio en los años venideros.