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Las granjas verticales no ahorran espacio

2021-02-16T00:00:00+01:00

La agricultura vertical en espacios urbanos de interior está en auge. El uso de luces eléctricas permite que los cultivos crezcan en capas, unas encimas de otras, todo el año. Los partidarios de esta técnica argumentan que de esta forma los agricultores pueden reducir la cantidad de tierras destinadas a la agricultura. Otras ventajas adicionales son que se necesita menos energía para el transporte de comida (la mayoría de gente vive en áreas urbanas) y que se consume menos agua y pesticidas.

¿Qué tipo de cultivos?

Todas las granjas de cultivo vertical que han estado activas comercialmente durante varios años producen los mismos cultivos. Éstos son productos agrícolas con un alto contenido en agua tales como lechugas, tomates, pepinos, pimientos y hierbas. Sin embargo, estos cultivos por sí mismos no pueden alimentar a una ciudad ya que prácticamente carecen de carbohidratos, proteínas o grasas. Para alimentar a una ciudad, se necesitan semillas, legumbres, tubérculos, raíces y aceites comestibles. Globalmente, dichos cultivos se producen en 16 millones de kilómetros cuadrados de superficie agrícola – casi el tamaño de América del Sur. ¹

El cultivo vertical de trigo

Una instalación de arte actualmente presente en Bruselas – La Granja (The Farm)- explora lo que conllevaría el cultivo de trigo en una granja vertical. Para el experimento, 1 metro cuadrado de trigo se sembró en un entorno completamente artificial. El proyecto muestra el grado de dependencia a los ecosistemas naturales en la producción de comida tras medir el aporte de materias primas tales como la energía y el agua consumida.

Una hogaza de pan por 345 euros

El experimento muestra que el cultivo de 1m2 de trigo en un entorno artificial cuesta 2,577 kilovatios-hora de electricidad y 394 litros de agua por año. La energía requerida para la producción de hardware (como por ejemplo la iluminación) no está incluida en estos resultados, por lo tanto este coste está infravalorado. El coste de energía consumida por el edificio tampoco se ha tenido en cuenta, y ello incluye tanto la construcción como su uso, por ejemplo para calentar, enfriar y extraer agua.

El cálculo del coste sí incluye en cambio el precio del equipamiento (1,227 euros). La vida útil de la infraestructura se estima en 8 años. Convertida, la producción de 1m2 de trigo en un entorno artificial cuesta 610 euros por metro cuadrado por año (incluyendo infraestructura, electricidad y agua). De esto, 412 euros van para el consumo de electricidad y sólo 1 euro al consumo de agua. Este último cálculo puede estar sobreestimado ya que la instalación se ha realizado en un espacio de exhibición.

La ‘granja’ produce 4 cosechas al año. Con cada cosecha, se cultiva suficiente trigo como para hacer una hogaza de pan (580 gramos), la cual tiene un coste de al menos 345 euros. Cada hogaza contiene 2,000 kilocalorías, la cantidad que de media necesita una persona al día. Como resultado, se necesita 91 m2 de trigo producido artificialmente por persona, con un coste total de 125,680 euros por año.

La paradoja del cultivo vertical

El uso de iluminación artificial ahorra espacio porque las plantas pueden crecer una encima de la otra, pero si la electricidad para su iluminación proviene de paneles solares, entonces el ahorro de espacio deja de tener sentido ya que los paneles solares ocupan dicho espacio. El cultivo vertical es una paradoja a no ser que se usen energías fósiles. Pero en ese caso, no existe sostenibilidad alguna.

Con un consumo de 175 kilovatios-hora por metro cuadrado de panel solar por año, se calcula que el cultivo en interiores de 1m2 de trigo requiere de 20m2 de paneles solares. Esta es una estimación a la baja, porque los cálculos se basan en la media consumida por un panel solar. Pero como hay mucho menos luz solar en invierno que en verano, en realidad, el cultivo vertical requiere de muchos más paneles solares para mantenerse operativo todo el año.

Asimismo, la infraestructura de almacenamiento requiere de energía, lo que conlleva un coste económico y energético. Finalmente, la producción de paneles solares también requiere energía, la cual exigirá incluso mucho más espacio si el propio proceso de producción funciona con paneles solares.

¿Innovación?

Toda esta crítica también aplica a los cultivos verticales donde crecen lechugas y tomates. En este caso, hay una significante reducción en el uso de agua. Estas actividades generan beneficio, pero sólo porque el proceso depende del aporte de energías fósiles a bajo coste. Si la energía fuera proporcionada por medio de paneles solares, los costes extra y el espacio para el aporte de energía anularían los beneficios en términos de espacio y costes. La única ventaja de un cultivo vertical sería entonces una distancia de transporte más corta. No obstante, el transporte entre ciudad y área rural podría ser aún más sostenible.

El problema con la agricultura no es que ocurra en las áreas rurales, el problema es que depende fuertemente en las energías fósiles. El cultivo vertical no es la solución ya que reemplaza, una vez más, la energía renovable y sin coste proveniente del Sol con tecnología cara que depende de energía fósil (Lámparas LED + ordenadores + edificios de hormigón + paneles solares). Nuestro estilo de vida se está convirtiendo cada vez en algo menos sostenible, incrementando la dependencia a materias primas, infraestructura, máquinas y energía fósil. Desafortunadamente, esto también aplica a la mayoría de tecnología que actualmente se etiqueta como sostenible.

Kris De Decker

Solar Share (The Farm), por Disnovation.org (Maria Roszkowska, Nicolas Maigret) y Baruch Gottlieb.

Para los comentarios, véase la versión en inglés de este artículo.

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Smil, Vaclav. “It’ll be harder than we thought to get the carbon out [Blueprints for a Miracle].” IEEE Spectrum 55.6 (2018): 72-75. ↩
La energía atómica y las turbinas eólicas son otras opciones. ↩

Como hacer nuevamente sostenible la energía de biomasa

2020-09-20T00:00:00+02:00

Imagen: Copas de árboles podadas en Alemania. Imagen: René Schröder (CC BY-SA 4.0).

¿Cómo puede ser sostenible talar árboles?

Abogar por el uso de biomasa como fuente de energía renovable - reemplazando los combustibles fósiles - se ha vuelto un tema controvertido entre los defensores del medio ambiente. Los comentarios que generó el artículo anterior, que discutía el uso de cocinas termoeléctricas, lo demuestran claramente:

“Tal como el film Planeta de los Humanos muestra, la biomasa - o sea, árboles muertos - no es de ninguna manera una fuente renovable, aunque la UE la clasifique de esa forma.”
“¿Cómo puede ser sostenible talar árboles?”
“El artículo no menciona que una cocina a leña produce más CO2 que una planta de carbón, por cada tonelada de leña/carbón quemada”
“Esto es una locura. Quemar árboles para reducir nuestra huella de carbono es un oxímoron.”
“Tan solo la huella de carbón es horrorífica.”
“El mayor problema con quemar algo es que una vez que se lo quema, desaparece para siempre.”
“La única pregunta tonta que puedo agregar a la tontera de esta pieza es, ¿De dónde proviene toda esa madera?”

Al contrario de lo que sugieren estos comentarios, el artículo no propone expandir el uso de biomasa como fuente de energía. Lo que hace es argumentar que se podría aprovechar la actual quema de biomasa – realizada por aproximadamente el 40% de la población mundial actual – para producir electricidad como un producto derivado, adosando un módulo termoeléctrico. Sin embargo, varios usuarios mantuvieron sus críticas luego de leer el artículo más cuidadosamente. Uno de ellos escribió: “Deberíamos intentar eliminar la quema de biomasa, no hacerla más atractiva”.

Aparentemente el enfoque de alta tecnología ha penetrado la mente de los medioambientalistas (urbanos) hasta tal punto, que ven a la biomasa como una fuente de energía intrínsecamente problemática, similar a los combustibles fósiles. Para ser claro, los críticos tienen razón en denunciar las prácticas no sostenibles en la producción de biomasa. Sin embargo, estas son consecuencia de un abordaje “industrial” y relativamente reciente a la silvicultura. Si miramos las prácticas tradicionales de manejo de bosques, resulta claro que la biomasa es una de las fuentes de producción potencialmente más sostenibles del planeta.

Poda de vástagos: obtener madera sin matar al árbol

Hoy en día, la mayoría de la madera se cosecha matando árboles, pero antes de la revolución industrial, se la tomaba de árboles vivos a los que se “recepaba”, cosechando solo sus vástagos. El principio de recepar se basa en la habilidad natural de varios árboles de hoja ancha, de crecer nuevamente a partir de troncos o raíces dañados – daño causado por incendios, viento, nieve, animales, patógenos, o (en laderas) la caída de piedras. La administración del recepado consiste en cortar los árboles a ras del suelo, luego de lo cual la base – el “tocón” – genera nuevos vástagos, resultando en un árbol con múltiples tallos.

Imagen: Un tocón recepado. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Conjunto de robles recientemente recepados. Crédito: Henk vD. (CC BY-SA 3.0)

Imagen: Tocones recepados en Surrey, Inglaterra. Crédito: Martinvl (CC BY-SA 4.0)

Cuando pensamos en un bosque, o una plantación de árboles, imaginamos un paisaje cubierto por árboles altos. Sin embargo, hasta principios del siglo veinte, al menos la mitad de los bosques europeos estaban recepados, dándoles una apariencia más similar a arbustos. ¹ El recepado de árboles se remonta a la era de piedra. La gente construía sus viviendas y senderos a través de pantanos, usando miles de ramas del mismo tamaño – tarea que solo podrían realizarse mediante el recepado de árboles. ²

Mapas: La extensión histórica aproximada de los bosques recepados en la República Checa (arriba) y España (abajo). Fuente: “Coppice forests in Europe”, ver ¹

Desde entonces, la técnica ha formado parte de la producción de madera no solo en Europa, sino en todo el mundo. El recepado se expandió enormemente durante los siglos dieciocho y diecinueve, cuando el crecimiento poblacional y el auge de la actividad industrial (producción de vidrio, hierro, cerámicas y cal) aumentaron la demanda de madera.

Ciclos de rotación cortos

Dado que los vástagos de un árbol recepado pueden aprovechar su sistema de raíces bien desarrollado, su producción de madera es más rápida que la de un árbol alto. Para ser más precisos: a pesar de que su eficiencia de fotosíntesis es la misma, un árbol alto provee mayor cantidad de biomasa bajo tierra (en las raíces), mientras que uno recepado produce mayor cantidad arriba (en los vástagos) – lo que resulta claramente más práctico para la cosecha. ³ Parcialmente debido a eso, el recepado se basaba en ciclos de rotación cortos, generalmente de entre dos y cuatro años, aunque también se empleaban rotaciones de solo un año, o de hasta 12 años o más.

Imágenes: Tocones recepados con distintos ciclos de rotación. Crédito: Geert Van der Linden.

Gracias a sus ciclos de rotación cortos, los bosques recepados eran una fuente regular y confiable de leña. Se los dividía frecuentemente en una cantidad de areas de acuerdo a la cantidad de años de la rotación planificada. Por ejemplo, si se cosechaban los vástagos cada tres años, el bosque se dividía en tres areas, de las que se cosechaba una por año. Los ciclos de rotación cortos también significaban que el carbón emitido al quemar la leña se absorbía luego de unos pocos años, haciendo esta técnica realmente carbono-neutral. Con ciclos de rotación muy cortos, los nuevos crecimientos podían ser cosechados en el momento en que los viejos ya se habían secado lo suficiente como para poder ser quemados.

La capacidad de regeneración de los tocones de algunas especies se reduce a medida que se vuelven viejos. Luego de varias rotaciones, estos árboles se cosechaban completamente y eran reemplazados por árboles nuevos, o se los cosechaba usando ciclos de rotación más prolongados. Otras especies se regeneran bien sin importar la edad, y pueden proveer vástagos por siglos, especialmente en suelos ricos y con una buena provisión de agua. Algunos árboles recepados han sobrevivido probablemente más de 1000 años.

Biodiversidad

Podemos hablar de “bosque recepado”, o de “plantación recepada”, pero en realidad no se trataba ni de uno ni del otro; quizás algo entre medio. A pesar de ser administrados por humanos, los bosques recepados no destruían el medio ambiente, sino todo lo contrario. Cosechar la madera de árboles vivos, en vez de matarlos, es beneficial para los seres que dependen de ellos. Los bosques recepados pueden tener una biodiversidad mayor que los bosques no administrados, porque contienen siempre areas con diferentes niveles de luz y de crecimiento. Esto no es el caso de las plantaciones industriales, que albergan muy poca vida animal o vegetal, y que tienen ciclos de rotación largos (al menos veinte años).

Imagen: Troncos recepados en los Países Bajos. Credit: K. Vliet (CC BY-SA 4.0)

Imagen: Castaños recepados en Flexham Park, Sussex, England. Crédito: Charlesdrakew, dominio público.

Pero nuestros antecesores también cortaban árboles altos con troncos de gran diámetro, solo que no para leña. Los árboles grandes solo eran “matados” cuando se necesitaban maderas grandes, por ejemplo para construir barcos, edificaciones, puentes o molinos. ⁴ Los bosques recepados podían contener árboles altos (un “recepado con estándares”), a los que se dejaba crecer por décadas, mientras que los otros árboles eran regularmente cosechados. Sin embargo, inclusive estos árboles podían ser parcialmente recepados, por ejemplo cosechando sus ramas.

Árboles multipropósito

La plantación arquetípica promovida por el mundo industrializado consiste en árboles de una única especie, en hileras con intervalos regulares, y provee un único producto – madera para la construcción, pulpa de madera para producir papel, o combustible para plantas de energía. En contraste, en los bosques recepados de tiempos pre-industriales, se le daban múltiples propósitos a los árboles: proveían leña, pero también material para la construcción y alimento para animales.

El tamaño deseado de la madera, dado por el uso que se le daría a los vástagos, determinaba el período de rotación del recepado. No todos los tipos de madera son adecuados para todos los usos, por lo que los bosques recepados contenían frecuentemente árboles de diversas especies y de distintas edades. Del mismo tocón podían también cosecharse vástagos de distintas edades (“recepado selectivo”) y las rotaciones podían cambiar a lo largo del tiempo, dependiendo de las necesidades y prioridades de la actividad económica.

Imagen: Una pequeña arboleda con una mezcla de árboles estándar, recepados, y con su copa podada. Crédito: Geert Van der Linden.

La madera recepada se usaba para construir prácticamente cualquier cosa que fuera necesaria en la comunidad. ⁵ Por ejemplo, los vástagos de sauces jóvenes, que son muy flexibles, se trenzaban para hacer canastas y cajones, mientras que los brotes de castaño, que no se expanden ni contraen luego del secado, se usaban para construir todo tipo de barriles. Los fresnos y sauces cabrunos, de madera recta y resistente, proveían el material para fabricar los mangos de escobas, hachas, palas, rastrillos y otras herramientas.

Los vástagos de avellanos jóvenes se cortaban longitudinalmente, se los intercalaba entre las vigas de las construcciones, y luego se los sellaba con marga y estiércol de vaca, resultando en la llamada construcción bahareque o fajina. Los brotes de avellanos también se usaban para mantener firmes los techos de paja. Los alisos y sauces se usaban como pilotes de cimientos o para reforzar los márgenes de los ríos, dado que pueden mantenerse en buen estado bajo el agua por tiempo prácticamente ilimitado. Pero el uso de los bosques para proveer insumos para la construcción y herramientas no limitaba su capacidad de proveer energía: dado que la madera se usaba mayormente en la misma localidad, al final de su vida útil podía ser usada como leña.

Imagen: Cosechando pienso de hojas en la comuna Leikanger, Noruega. Crédito: Leif Hauge. Fuente: ¹⁹

Los bosques recepados también proveían comida. Por un lado, para las personas: frutas, frutos del bosque, trufas, nueces, hongos, hierbas, miel y carne de caza. Por el otro, eran una fuente importante de alimento para los animales de granja, y antes de la revolución industrial, muchas ovejas y cabras se alimentaban con “pienso de hojas” ⁶ – con o sin ramas.

Los olmos y fresnos eran algunas de las especies más nutritivas, pero las ovejas recibían también hojas de abedul, avellanos, tilos y hasta robles, y las cabras, de alisos. En las regiones montañosas los caballos, ganado, cerdos y gusanos de seda recibían también pienso de hojas, que se dejaba crecer en rotaciones de tres a seis años, cuando las ramas proveían la mayor relación de hojas por madera. Luego de que los animales comieran las hojas, aún se podía quemar la madera.

Copas y setos podados

Los tocones recepados son vulnerables a los animales de pastoreo, especialmente cuando los vástagos son aún jóvenes, por lo que los bosques recepados eran a menudo protegidos por una cerca, zanja, o setos. En contraste, el podado de copas permitía combinar animales y árboles en la misma tierra. Los árboles se podaban al igual que los recepados, pero a una altura de al menos dos metros, para proteger a los vástagos jóvenes de los animales.

Ilustración: Distintas formas de desramar un árbol. Crédito: Helen J. Read, ver ¹

Imagen: Árboles con sus copas podadas, en Segovia, Spain. Crédito: Ecologistas en Acción.

Los prados y campos arbolados – mosaicos de pasto y bosque – combinaban el pastoreo con la producción de alimento, leña y/o madera para la construcción, provenientes de árboles con sus copas podadas. Una práctica frecuente era enviar cerdos durante el otoño a los bosques de robles podados, para que pudieran alimentarse de las bellotas caídas. Este sistema fue durante siglos una parte importante de la producción de cerdo en Europa. ⁷ El “huerto de pradera” o “huerto con pastoreo” combinaba el cultivo de frutas y el pastoreo. Los árboles frutales con copa podada proporcionaban sombra a los animales, que no podían alcanzar la fruta, pero fertilizaban el suelo.

Imagen: Bosque o pradera? Algo entre medio. Una “dehesa” (granja forestal de cerdos) en España. Crédito: Basotxerri (CC BY-SA 4.0).

Imagen: Ganado pastando entre árboles con copa podada en Huelva, España. (CC BY-SA 2.5)

Imagen: Un huerto de pradera rodeado de setos en Rijkhoven, Bélgica. Credit: Geert Van der Linden.

Mientras que hoy día la agricultura y silvicultura son actividades estrictamente separadas, en el pasado la granja era el bosque y viceversa. Tendría mucho sentido volver a esa combinación, dado que la agricultura y la producción de ganado – y no la producción de madera – son los principales impulsores de la deforestación. Si los árboles proporcionaran comida para los animales, la producción de carne y de lácteos llevaría a la deforestación. Si se pudiera cultivar en un campo con árboles, la agricultura no llevaría a la deforestación. Las granjas-bosques podrían también mejorar las condiciones de los animales, la fertilidad del suelo, y controlar la erosión.

Plantaciones en línea

Extensas plantaciones podían consistir de árboles recepados o de copa podada, y era frecuente que fueran administradas comunalmente. Pero las técnicas de recepado y podado de copa no eran usadas exclusivamente en bosques de grandes dimensiones. Se las usaba también en pequeñas arboledas entre los campos, o junto a casas rurales, en cuyo caso podían ser administradas por cada hogar. Las plantaciones en línea producían una gran cantidad de madera alrededor de las granjas, los campos y praderas, cerca de edificaciones o al costado de caminos, senderos y vías fluviales. En esos casos se podían ver también árboles desramados y arbustos siendo usados como densos setos. ⁸

Imagen: Paisaje con setos en Normandía, Francia, alrededor de 1940. Crédito: W Wolny, dominio público.

Imagen: Plantaciones en línea en Flandes, Bélgica. Detalle del mapa Ferraris, 1771-78.

Aunque las plantaciones en línea se asocian normalmente con los setos en Inglaterra, eran comunes también en vastas áreas de Europa continental. En 1904, el historiador inglés Abbé Mann describió su sorpresa durante un viaje a Flandes (hoy día parte de Bélgica): “Todos los campos están tan rodeados de setos, densos con árboles, que el perfil entero del país, visto desde una cierta altura, parece un bosque continuo”. Una característica típica de la región era la gran cantidad de árboles con copas podadas. ⁸

Al igual que los bosques recepados, las plantaciones en línea tenían usos diversos, y proveían a la gente de leña, madera para la construcción y alimento para los animales. Sin embargo, a diferencia de los bosques recepados, tenían usos adicionales en función de su ubicación. ⁹ Uno de ellos era la separación de terrenos: dejaba a los animales de granja dentro, y a los animales salvajes, o de pastoreo, en los terrenos comunes, del lado de afuera. Había varias técnicas para hacer impenetrables los setos, inclusive para animales pequeños como los conejos. Alrededor de las praderas, se plantaban los setos o árboles de copas podadas (“setos de árboles podados”) muy cerca unos de otros, de forma tal que podían frenar inclusive a los animales grandes, como vacas. Si se entramaban ramas de sauce entre ellos, podían impedir también el ingreso de animales más pequeños. ⁸

Imagen: Detalle de un seto de Tejo. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Un seto. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Seto de árboles con copas podadas en Nieuwekerken, Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Tocones recepados en una pradera. Crédito: Jan Bastiaens.

Los árboles y plantaciones en línea también ofrecían resguardo contra el clima. Las plantaciones en línea protegían del viento a los campos, huertas y cultivos de vegetales, evitando la erosión de la tierra y el daño de los cultivos. En climas más cálidos, los árboles también podían proteger a los cultivos del sol y fertilizar la tierra. Los tilos podados, de follaje tupido, se plantaban habitualmente junto a construcciones de fajina para protegerlos del viento, la lluvia y el sol. ¹⁰

Las montañas de estiércol podían ser protegidas por uno o más árboles, previniendo que tan valioso recurso se evaporara debido al sol o al viento. En el patio de un molino de agua, la rueda de agua podía ser protegida por un árbol para prevenir que la madera se expandiera o contrajera en momentos de sequía o inactividad. ⁸

Imagen: Un árbol de copa podada protege la rueda de un molino de agua. Crédito: Geert Van der Linden.

Imagen: Tilos con sus copas podadas protegen una construcción en una granja en Nederbrakel, Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

La ubicación importa

A lo largo de caminos, senderos y vías fluviales, las plantaciones en línea servían los mismos propósitos – en función de su ubicación – que servían en las granjas. Se conducía al ganado y los cerdos por vías pecuarias marcadas a ambos lados con setos, árboles recepados o con su copa podada. Con la aparición del ferrocarril, las plantaciones en línea sirvieron para evitar las colisiones con animales. Protegían de las inclemencias del clima a los viajantes, y marcaban la ruta para evitar que tanto personas como animales se desviaran del camino en paisajes nevados. Prevenían la erosión del suelo en las márgenes de ríos y en los caminos excavados.

Todas estas funciones podían también ser provistas por cercas de madera “muerta”, que son más fáciles de mover que los setos, requieren menos espacio, no compiten por la luz y comida con los cultivos, y pueden instalarse en poco tiempo. ¹¹ Sin embargo, en épocas y lugares donde la madera era escasa, era preferible (y a veces obligatorio) un seto vivo, que proporcionaba continuamente madera, mientras que una cerca la consumía. Una cerca de madera muerta puede ahorrar madera y espacio en el lugar, pero la madera necesaria para su construcción y mantenimiento debe crecer y ser cosechada en algún otro lugar en las inmediaciones.

Imagen: Seto con árboles podados en Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

Se maximizaba el uso local de las maderas. Por ejemplo, el árbol plantado junto a la rueda del molino de agua no era cualquier tipo de árbol. Era un cornejo rojo u olmo, cuya madera era la más adecuada para construir los engranajes en el interior del molino. Cuando hacía falta una parte nueva por reparaciones, se cosechaba la madera junto al molino. Asimismo se usaban las plantaciones en línea a lo largo de los caminos de tierra para su mantenimiento. Se usaban atados de vástagos para los cimientos o para rellenar agujeros. Los árboles se recepaban o se podaban sus copas, por lo que podía cumplir sus múltiples funciones al mismo tiempo.

Hoy en día, cuando se aboga por el plantado de árboles, se fijan objetivos en función del área cubierta, o la cantidad de árboles, sin prestar demasiada atención a su ubicación, que podría ser inclusive del otro lado del mundo. Sin embargo, como estos ejemplos muestran, plantar árboles cerca de donde será usada su madera, y en la ubicación correcta, puede optimizar significativamente su potencial.

Marcado por límites

El recepado prácticamente desapareció de las sociedades industriales, mientras que los árboles con copas podadas aún pueden verse en parques y en las calles. Sus recortes, que en otros tiempos servían de sustento a comunidades enteras, ahora se consideran productos residuales. Si el recepado funcionó tan bien, por qué se abandonó su uso como fuente de energía, materiales y comida? La respuesta es simple: los combustibles fósiles. Nuestros antecesores dependían del recepado porque no tenían acceso a combustibles fósiles; nosotros no dependemos del recepado porque sí lo tenemos.

Nuestros antecesores dependían del recepado porque no tenían acceso a combustibles fósiles; nosotros no dependemos del recepado porque sí lo tenemos

Los combustibles fósiles han desplazado a la madera como fuente de energía y materiales. El carbón, gas y petróleo reemplazaron a la leña en la cocina, calefacción del hogar y del agua, y en los procesos industriales basados en energía térmica. El metal, concreto y los ladrillos, materiales disponibles desde hace siglos, se volvieron alternativas viables a la madera solo luego de que su producción fuera posible con combustibles fósiles, que también nos proporcionaron los plásticos. Los fertilizantes artificiales, productos de combustibles fósiles, aumentaron la oferta y el transporte global de alimentos para animales, volviendo obsoleto el pienso de hojas. La mecanización de la agricultura, facilitada por combustibles fósiles, permitió el cultivo en lotes mucho más grandes, y llevó a la eliminación de los árboles y de las plantaciones en línea en las granjas.

Menos obvio, pero igual de importante, es que los combustibles fósiles transformaron la silvicultura misma. La cosecha de la madera, su procesamiento y transporte dependen hoy en día fuertemente de los combustibles fósiles, mientras que en otros tiempos se basaban enteramente en energía humana y animal, que a su vez proviene del consumo de biomasa. Fueron las limitaciones de estas fuentes de energía, de hecho, las que dieron lugar y forma al recepado a lo largo del mundo.

Imagen: Cosechando madera de árboles con sus copas podadas en Bélgica, 1947. Crédito: Zeylemaker, Co., Nationaal Archief (CCO)

Imagen: Transportando leña en el País Vasco. Fuente: Notes on pollards: best practices’ guide for pollarding. Gipuzkoaka Foru Aldundía-Diputación Foral de Giuzkoa, 2014.

La madera se cosechaba y procesaba a mano, usando herramientas simples como cuchillos, machetes, corquetes, hachas, y (más tarde) sierras y serruchos. Como el trabajo necesario para cosechar los árboles a mano aumenta con el diámetro del tronco, era más conveniente y económico cosechar varias ramas, en vez de talar un par de árboles grandes. Adicionalmente, no había necesidad de dividir la madera recepada luego de su cosecha. Los vástagos se cortaban con una longitud aproximada de un metro, y se los ataba en haces, fáciles de manipular manualmente.

Fueron las limitaciones de estas fuentes de energía, de hecho, las que dieron lugar y forma al recepado a lo largo del mundo.

Para transportar la leña, nuestros antepasados dependían de carros tirados por animales, transitando caminos en general en mal estado. Esto significaba que, a menos que se los transportara por agua, la leña debía cosecharse en un radio de como mucho 15 a 30 kilómetros del lugar donde sería usada. ¹² Más allá de esas distancias, la cantidad de energía animal requerida para el transporte era mayor que la de la leña transportada, y hubiera tenido más sentido usar el campo para crecer la madera y no para alimentar al animal de carga. ¹³ Había algunas excepciones a esta regla. Algunas actividades industriales, como la producción de hierro o potasa, podían mudarse a bosques más distantes, dado que transportar hierro o potasa era más económico que transportar la leña necesaria para su producción. Sin embargo, en general los bosques recepados (y por supuesto, las plantaciones en línea) se encontraban en las inmediaciones de los asentamientos donde se emplearía su madera.

En resumen, el recepado surgió en un contexto con límites. Dado su crecimiento rápido y las diversas posibilidades de empleo del espacio, permitía maximizar la provisión de madera local en un área determinada. El uso de ramas pequeñas hacía su cosechado y transporte tan conveniente y económico como era posible.

¿Puede mecanizarse el recepado?

A partir del siglo veinte, la cosecha de madera se ha realizado con Motosierras, y desde los 80, cada vez más con vehículos poderosos que, en solo minutos, pueden talar árboles enteros y cortarlos en el mismo lugar. Los combustibles fósiles también permitieron mejor la infraestructura de transporte, dándonos acceso a reservas de madera que hasta entonces eran inalcanzables. En consecuencia, la leña puede cultivarse hoy en día en un lugar, y transportarse al otro extremo del mundo para su consumo.

El uso de combustibles fósiles agrega emisiones de carbono a lo que solía ser una actividad carbono-neutral. Pero mucho más importante es que ha llevado la producción de madera a una escala mucho más grande y menos sustentable. ¹⁴ El transporte usando combustibles fósiles destruyó la conexión entre oferta y demanda que existía en la silvicultura regional. Si la provisión de madera es limitada, una comunidad no tenía otra opción que lograr un balance entre el cosechado y la capacidad de regeneración del bosque. Si no, se arriesgaban a quedarse sin leña, madera para construir, o pienso de hoja, y debía ser abandonada.

Imagen: Plantaciones de sauces recepados, cosechados mecánicamente. Poco tiempo luego del recepado (derecha), crecimiento de 3 años (izquierda). Crédito: Lignovis GmbH (CC BY-SA 4.0).

El cosechado enteramente mecanizado ha llevado a la silvicultura a una escala que es incompatible con las prácticas forestales sustentables. Nuestros antepasados no cortaban árboles enteros para leña, porque no era económicamente viable. Hoy en día la industria hace exactamente eso, porque gracias a la mecanización, es la opción más rentable. Comparado con la industria forestal, donde un trabajador puede cosechar hasta 60m3 de madera en una hora, el recepado es extremadamente labor intensivo. En consecuencia, no puede competir en un sistema económico que promueve el reemplazo de la labor humana por máquinas alimentadas con combustibles fósiles.

El recepado no puede competir en un sistema económico que promueve el reemplazo de la labor humana por máquinas alimentadas con combustibles fósiles.

Algunos científicos e ingenieros intentaron solucionar esto, empleando máquinas para cosechar árboles recepados. ¹⁵ La mecanización, sin embargo, no es fácil. El uso de máquinas solo resulta práctico y rentable en terrenos relativamente grandes de cultivo (> 1 ha), con árboles de la misma edad y especie, cosechados con un único propósito (generalmente, leña para producir energía). Tal como hemos visto, esto excluye otras formas posible de administración del recepado, tal como árboles de usos múltiples y plantaciones en línea. Si uno agrega el uso de combustibles fósiles para su transporte, el resultado es un tipo de manejo industrial del recepado que ofrece pocas ventajas.

Imagen: Árboles recepados a lo largo de un arroyo en ‘s Gravenvoeren, Bélgica. Crédito: Geert Van der Linden.

El manejo sostenible de los bosques es esencialmente local y manual. Esto no significa que debamos repetir el pasado para hacer sostenible nuevamente el uso de biomasa. Por ejemplo, la distancia a las fuentes de madera puede ser mayor si usamos medios de transporte de bajo consumo energético, como bicicletas de carga o teleféricos, que pueden operarse sin necesidad de combustibles fósiles. Las herramientas manuales también mejoraron mucho en términos de eficiencia y ergonomía. Podríamos usar inclusive motosierras con biocombustibles – un uso mucho más realista que en motores de vehículos. ¹⁶

El pasado vive

Este artículo comparó la producción industrial de biomasa, con las formas históricas de manejo de bosques en Europa, pero la realidad es que no necesitamos mirar al pasado para encontrar inspiración. El 40% de la población mundial consiste en gente en sociedades de bajos recursos, que aún queman madera para cocinar, calentar el agua o el hogar. En vez de consumir madera producida industrialmente, obtienen su leña de la misma forma que empleábamos en tiempos pasados, aunque las especies de árboles y las condiciones del entorno puedan ser bastante distintas. ¹⁷

Un estudio de 2017 calculó que el consumo de madera por parte de gente en sociedades “en desarrollo” – representando el 55% de la cosecha de madera, y entre el 9 y 15% de la energía consumida globalmente – es responsable por entre un 2 y 8% de los impactos climáticos de causa antropocéntrica. ¹⁸ ¿Por qué tan poco? Porque de acuerdo a los científicos, en sociedades en desarrollo, alrededor de dos tercios de la madera se cosecha en forma sostenible. La gente recolecta principalmente madera muerta, crecen una gran cantidad fuera de los bosques, aplican recepado y poda de copas, y prefieren darle usos múltiples a los árboles, que son demasiado valiosos como para ser cortados. Los motivos son los mismos que los de nuestros antepasados: la gente no tiene acceso a combustibles fósiles, y por lo tanto deben limitarse a la madera de procedencia local, que debe ser cosechada y transportada manualmente.

Imagen: Mujer africana transportando leña. (CC BY-SA 4.0)

Estos números confirman que la biomasa de por si no es el problema. Si el resto de la humanidad viviera como lo hace el 40% que aún quema biomasa regularmente, no tendríamos una crisis climática. Lo que es realmente insostenible es un estilo de vida con alto consumo energético. Claramente no podemos sostener una sociedad industrial de alta tecnología usando únicamente bosques recepados y plantaciones en línea. Pero lo mismo es cierto para cualquier otra fuente de energía, incluyendo el uranio o los combustibles fósiles.

Escrito por Kris De Decker.

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Múltiples referencias: Unrau, Alicia, et al. Coppice forests in Europe. University of Freiburg, 2018. // Notes on pollards: best practices’ guide for pollarding. Gipuzkoako Foru Aldundia-Diputación Foral de Gipuzkoa, 2014. // A study of practical pollarding techniques in Northern Europe. Report of a three month study tour August to November 2003, Helen J. Read. // Aarden wallen in Europa, in “Tot hier en niet verder: historische wallen in het Nederlandse landschap”, Henk Baas, Bert Groenewoudt, Pim Jungerius and Hans Renes, Rijksdienst voor het Cultureel Erfgoed, 2012. ↩↩↩
Logan, William Bryant. Sprout lands: tending the endless gift of trees. WW Norton & Company, 2019. ↩
Holišová, Petra, et al. “Comparison of assimilation parameters of coppiced and non-coppiced sessile oaks”. Forest-Biogeosciences and Forestry 9.4 (2016): 553. ↩
Perlin, John. A forest journey: the story of wood and civilization. The Countryman Press, 2005. ↩
La mayor parte de esta información proviene de una publicación Belga (en idioma Holandés): Handleiding voor het inventariseren van houten beplantingen met erfgoedwaarde. Geert Van der Linden, Nele Vanmaele, Koen Smets en Annelies Schepens, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2020. For a good (but concise) reference in English, see Rotherham, Ian. Ancient Woodland: history, industry and crafts. Bloomsbury Publishing, 2013. ↩↩↩↩
A pesar de que el pienso de hoja se usaba a lo largo de toda Europa, era particularmente empleado en las regiones montañosas, como Escandinavia, los Alpes o los Pirineos. Por ejemplo, en 1850, 1,3 millones de cabras en Suecia consumieron un total de 190 millones de fajos de hojas caídas al año, provenientes de árboles no perennes, generalmente con sus copas podadas. Cosechar pienso de hoja precede el uso de heno como comida de invierno. Las ramas pueden cortarse con herramientas de piedra, mientras que hacen falta herramientas de bronce o de hierro para cortar paste. Mientras que el recepado y podado de copas solía realizarse en el invierno, el pienso de hojas se cosecha lógicamente en el verano. Atajos de pienso de hoja solían dejarse para secar sobre los árboles con copas podadas. Referencias: Logan, William Bryant. Sprout lands: tending the endless gift of trees. WW Norton & Company, 2019. // A study of practical pollarding techniques in Northern Europe. Report of a three month study tour August to November 2003, Helen J. Read. // Slotte H., “Harvesting of leaf hay shaped the Swedish landscape”, Landscape Ecology 16.8 (2001): 691-702. ↩
Wealleans, Alexandra L. “Such as pigs eat: the rise and fall of the pannage pig in the UK”. Journal of the Science of Food and Agriculture 93.9 (2013): 2076-2083. ↩
Información obtenida de varias publicaciones en idioma Holandés: Handleiding voor het inventariseren van houten beplantingen met erfgoedwaarde. Geert Van der Linden, Nele Vanmaele, Koen Smets en Annelies Schepens, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2020. // Handleiding voor het beheer van hagen en houtkanten met erfgoedwaarde. Thomas Van Driessche, Agentschap Onroerend Erfgoed, 2019 // Knotbomen, knoestige knapen: een praktische gids. Geert Van der Linden, Jos Schenk, Bert Geeraerts, Provincie Vlaams-Brabant, 2017. // Handleiding: Het beheer van historische dreven en wegbeplantingen. Thomas Van Driessche, Paul Van den Bremt and Koen Smets. Agentschap Onroerend Erfgoed, 2017. // Dirkmaat, Jaap. Nederland weer mooi: op weg naar een natuurlijk en idyllisch landschap. ANWB Media-Boeken & Gidsen, 2006. // Una buena fuente en Inglés es: Müller, Georg. Europe’s Field Boundaries: Hedged banks, hedgerows, field walls (stone walls, dry stone walls), dead brushwood hedges, bent hedges, woven hedges, wattle fences and traditional wooden fences. Neuer Kunstverlag, 2013. // Si las plantaciones en línea se usaban principalmente para la producción de madera, los árboles se plantaban a cierta distancia unos de otros, recibiendo más luz, y por lo tanto aumentando la producción de madera. Si se las usaba principalmente como barreras entre lotes, entonces se los plantaba más cerca unos de otros. Esto reducía el tamaño de la cosecha, pero incentivaba un crecimiento más espeso. ↩↩↩↩
De hecho, los bosques recepados pueden tener también una función dada por su ubicación: podían ubicarse en los alrededores de una ciudad o asentamiento, y formar un obstáculo impenetrable para atacantes, vengan a pie o a caballo. No podían ser destruidos fácilmente con dispares, a diferencia de una pared. Fuente: ⁵ ↩
Los Tilos se usaba inclusive para prevenir incendios. Se los plantaba al lado de los hornos para prevenir que las chispas llegaran a las pilas de leña, heno, o a los techos de paja. Fuente: ⁵ ↩
El hecho de que los setos y árboles sean más difíciles de mover que las cercas de madera muerta y los postes, también tiene ventajas prácticas. En Europa, y hasta la era Francesa, no había registros de tierra, y los límites se marcaban físicamente sobre el terreno. El trabajo del topógrafo quedaba sellado con el plantado de un árbol, mucho más difícil de mover en forma sigilosa que un poste o una cerca. Fuente: ⁵ ↩
Y en caso de poder transportarla distancias mayores por agua, la madera debía ser cosechada unos 15 a 30 km del río o la costa. ↩
Sieferle, Rolf Pieter. The Subterranean Forest: energy systems and the industrial revolution. White Horse Press, 2001. ↩
Para ver distintas escalas de la producción de madera: Jalas, Mikko, and Jenny, Rinkinen. “Stacking wood and staying warm: time, temporality and housework around domestic heating systems”, Journal of Consumer Culture 16.1 (2016): 43-60. // Rinkinen, Jenny. “Demanding energy in everyday life: insights from wood heating into theories of social practice.” (2015). ↩
Vanbeveren, S.P.P., et al. “Operational short rotation woody crop plantations: manual or mechanised harvesting?” Biomass and Bioenergy 72 (2015): 8-18. ↩
Sin embargo, las motosierras tiene efectos adversos en algunas especies de árboles, tales como una reducción del crecimiento, o la transmisión de enfermedades. ↩
Múltiples fuentes que tratan sobre prácticas forestales tradicionales en África: Leach, Gerald, and Robin Mearns. Beyond the woodfuel crisis: people, land and trees in Africa. Earthscan, 1988. // Leach, Melissa, and Robin Mearns. “The lie of the land: challenging received wisdom on the African environment.” (1998) // Cline-Cole, Reginald A. “Political economy, fuelwood relations, and vegetation conservation: Kasar Kano, Northerm Nigeria, 1850-1915.” Forest & Conservation History 38.2 (1994): 67-78. ↩
Múltiples referencias: Bailis, Rob, et al. “Getting the number right: revisiting woodfuel sustainability in the developing world.” Environmental Research Letters 12.11 (2017): 115002 // Masera, Omar R., et al. “Environmental burden of traditional bioenergy use.” Annual Review of Environment and Resources 40 (2015): 121-150. // Study downgrades climate impact of wood burning, John Upton, Climate Central, 2015. ↩
Haustingsskog. Rettleiar for restaurering og skjøtsel, Garnås, Ingvill; Hauge, Leif ; Svalheim, Ellen, NIBIO RAPPORT | VOL. 4 | NR. 150 | 2018. ↩

¿Qué tan sostenible es un sitio web operado con energía solar?

2020-08-05T00:00:00+02:00

Ilustración: Diego Marmolejo.

Introducción

En septiembre de 2018, Low-tech Magazine lanzó un nuevo sitio web destinado a reducir radicalmente el uso de energía y las emisiones de carbono asociadas con el acceso a su contenido. El uso de energía relacionado al acceso a Internet está creciendo rápidamente debido al aumento tanto en la tasa de bits (el contenido en línea cada vez se vuelve “más pesado”) como el aumento del tiempo de conexión (especialmente desde la llegada de la informática móvil y la conexión inalámbrica a Internet).

El sitio web operado con energía solar se opone a estas tendencias. Para reducir el uso de energía por debajo del consumo de un sitio web promedio, optamos por un diseño web sencillo y estático en lugar de un sistema de gestión de contenido operado desde una base de datos. Para reducir el uso de energía asociado con la producción del panel solar y la batería, elegimos una configuración mínima y aceptamos el hecho de que el sitio web se desconectaria cuando hace mal tiempo.

Hemos estado monitoreando el servidor solar durante 15 meses y hemos recopilado datos sobre el tiempo de actividad, el uso de energía, potencia, la eficiencia del sistema y el tráfico de visitantes. También calculamos cuánta energía se requeríria para fabricar el panel solar, la batería, el controlador de carga y el servidor.

Tiempo de actividad, uso de electricidad y eficiencia del sistema

El sitio web solar se desconecta cuando hace mal tiempo, pero ¿con qué frecuencia sucede eso? Durante un período de aproximadamente un año (351 días, del 12 de diciembre de 2018 al 28 de noviembre de 2019), logramos un tiempo de actividad del 95.26%. Esto significa que estuvimos fuera de línea debido al mal tiempo durante 399 horas.

Si ignoramos los últimos dos meses, nuestro tiempo de actividad fue del 98.2%, con un tiempo de inactividad de tan solo 152 horas. El tiempo de actividad cayo en picado al 80% durante los últimos dos meses, debido a que una actualización de software aumentó el uso de energía del servidor. Esto interrumpió el sitio web, quitándolo de linea durante al menos unas horas cada noche.

Un kilovatio hora de electricidad generada por energía solar puede servir a casi 50,000 visitantes únicos.

Echemos un vistazo ahora a la electricidad utilizada por nuestro servidor web (el uso de energía “operacional”). Tenemos mediciones del servidor y del controlador de carga solar. La comparación de ambos valores revela las ineficiencias en el sistema. Durante un período de aproximadamente un año (del 3 de diciembre de 2018 al 24 de noviembre de 2019), el uso de electricidad de nuestro servidor fue de 9.53 kilovatios hora (kWh).

Medimos pérdidas significativas en el sistema solar fotovoltaico debido a conversiones de voltaje y pérdidas de carga / descarga de la batería. El controlador de carga solar mostró un consumo anual de electricidad de 18.10 kWh, lo que significa que la eficiencia del sistema fue aproximadamente del 50%.

Durante el período de estudio, el sitio web solar recibió 865,000 visitantes únicos. Incluyendo todas las pérdidas de energía en la configuración solar, el uso de electricidad por visitante único es de 0.021 vatios-hora. Un kilovatio hora de electricidad generada por energía solar puede servir a casi 50,000 visitantes únicos, y un vatio hora de electricidad puede servir a aproximadamente 50 visitantes únicos. Todo esto es energía renovable y, como tal, no hay emisiones de carbono directamente asociadas.

Consumo de energía incorporada y tiempo de actividad

La historia a menudo termina aquí, cuando la energía renovable se presenta como una solución para el creciente uso de energía de Internet. Cuando los investigadores examinan el uso de energía de los centros de datos, que alojan el contenido accesible en Internet, nunca toman en cuenta la energía que se requiere para construir y mantener la infraestructura que alimenta esos centros de datos.

No existe tal omisión con un sitio web autohospedado impulsado por una instalación solar fotovoltaica fuera de red. El panel solar, la batería y el controlador de carga solar son partes igualmente esenciales de la instalación como el servidor mismo. La energía, el uso para la extracción de los recursos y la fabricación de estos componentes, la “energía incorporada”, también deben ser tomadas en cuenta.

Una representación simple de nuestro sistema. La conversión de voltaje (entre el controlador de carga de 12 V y el servidor de 5 V) y el medidor de batería (entre el servidor y la batería) no se muestran en la ilustracion. Ilustración: Diego Marmolejo.

Desafortunadamente, la mayor parte de esta energía proviene de combustibles fósiles, ya sea en forma de diesel (extrayendo las materias primas y transportando los componentes) o en forma de electricidad generada principalmente por plantas de energía de combustibles fósiles (la mayoría de los procesos de producción).

El tamaño de la batería y el panel solar es un compromiso entre el tiempo de actividad y la sostenibilidad.

La energía incorporada de nuestra configuración está determinada principalmente por el tamaño de la batería y el panel solar. Al mismo tiempo, el tamaño de la batería y el panel solar determinan con qué frecuencia el sitio web estará en línea (el “tiempo de actividad”). Por lo tanto, el tamaño o la batería y el panel solar es un compromiso entre el tiempo de actividad y la sostenibilidad.

Para encontrar el equilibrio óptimo, manejamos nuestro sistema con diferentes combinaciones de paneles solares y baterías. El tiempo de actividad y la energía incorporada también están determinados por las condiciones climáticas locales, por lo que los resultados que aquí presenataremos solo son válidos para nuestra ubicación especifica (el balcón de la casa del autor cerca de Barcelona, España).

Diferentes tamaños de paneles solares y baterías. Ilustración: Diego Marmolejo

Tiempo de actividad y tamaño de la batería

La capacidad de almacenamiento de la batería determina cuánto tiempo puede funcionar el sitio web sin un suministro de energía solar. Se requiere un mínimo de almacenamiento de energía para poder compensar las horas nocturnas, mientras que el almacenamiento adicional puede compensar un cierto período de baja (o nula) producción de energía solar durante el día. Las baterías se deterioran con el tiempo, por lo que es mejor comenzar con más capacidad de la que realmente se necesita, de lo contrario, la batería debera reemplazarse con bastante rapidez.

> 90% de tiempo de actividad

Energía almacenada mínima requerida para mantener el sitio web en línea durante la noche

Mes	Horas de luz	Noche	Almacenamiento
21 Sep 2018	12h13min	11h47min	23.21 Wh
21 Oct 2018	10h52min	13h8min	25.87 Wh
21 Nov 2018	9h41min	14h19min	28.2 Wh
21 Dic 2018	9h11min	14h49min	29.1 Wh
21 En 2019	9h41min	14h19min	28.2 Wh
21 Feb 2019	10h53min	13h7min	25.84 Wh
21 Mar 2019	12h13min	11h47min	23.22 Wh
21 Abr 2019	13h34min	10h26min	20.55 Wh
21 May 2019	14h41min	9h19min	18.35 Wh
21 Jun 2019	15h10min	8h50min	17.4 Wh
21 Jul 2019	14h43min	9h17min	18.29 Wh
21 Ag 2019	13h36min	10h24min	20.49 Wh

* Lugar: Barcelona
* Siempre que el tiempo sea soleado
* Wh= Watt-hora

Primero, calcularemos el almacenamiento mínimo de energía necesario para mantener el sitio web en línea durante la noche, siempre que haga buen tiempo, la batería sea nueva y el panel solar sea lo suficientemente grande como para cargar la batería por completo. El uso promedio de energía de nuestro servidor web durante el primer año, incluidas todas las pérdidas de energía en la instalación solar, fue de 1.97 vatios. Durante la noche más corta del año (8h50, 21 de junio), necesitamos 17.40 vatios-hora de capacidad de almacenamiento, y durante la noche más larga del año (14h49, 21 de diciembre), necesitamos 29.19 Wh.

Debido a que las baterías de plomo-ácido no deben descargarse por debajo de la mitad de su capacidad, el servidor alimentado por energía solar requiere una batería de plomo-ácido de 60 Wh para pasar las noches más cortas cuando las condiciones solares son óptimas (2 x 29.19Wh). Durante la mayor parte del año, ejecutamos el sistema con un almacenamiento de energía un poco mayor (hasta 86.4 Wh) y un panel solar de 50W, y logramos el tiempo de actividad mencionado anteriormente de 95-98%. ¹

100% de tiempo de actividad

Una batería más grande mantendría el sitio web funcionando incluso durante períodos más largos de mal tiempo, siempre que el panel solar sea lo suficientemente grande como para cargar la batería por completo. Para compensar cada día de mal tiempo (sin producción de energía significativa), necesitamos 47.28 vatios-hora (24 hx 1.97 vatios) o capacidad de almacenamiento.

Del 1 de diciembre de 2019 al 12 de enero de 2020, combinamos el panel solar de 50 W con una batería de 168 vatios-hora, que tiene una capacidad práctica de almacenamiento de 84 vatios-hora. Esto es suficiente almacenamiento para mantener el sitio web en funcionamiento durante dos noches y un día. Aunque esta configuración fue testada durante el período más oscuro del año, tuvimos un clima relativamente agradable y logramos un tiempo de actividad del 100%.

Sin embargo, se requeriría de más almacenamiento para asegurar un tiempo de actividad del 100% durante un período de años. Para mantener el sitio web en línea durante cuatro días de baja o nula producción de energía, necesitaríamosuna batería de plomo-ácido de 440 vatios-hora, del tamaño de una batería de automóvil. Incluimos esta configuración para representar el enfoque convencional de la energía solar sin conexiñon a la red.

<90% de tiempo de actividad

También hicimos cálculos con relación a baterías que no son lo suficientemente grandes como para mantener el sitio web activo durante la noche más corta del año: 48 Wh, 24 Wh y 15.6 Wh (con capacidades prácticas de almacenamiento de 24 Wh, 12 Wh y 7.8 Wh, respectivamente ) Esta última es la batería de plomo- ácido más pequeña disponible comercialmente.

Un sitio web que se desconecta por la noche podría ser una opción interesante para una publicación web local con poco tráfico previsto después de la medianoche.

Si hace buen tiempo, la batería de plomo-ácido de 48 Wh mantendrá el servidor funcionando durante la noches entre marzo y septiembre. La batería de plomo ácido de 24 Wh puede mantener el sitio web en línea durante un máximo de 6 horas, lo que significa que el servidor se desconectaría todas las noches del año, aunque a diferentes horas dependiendo de la temporada.

Finalmente, la batería de 15.6 Wh mantiene el sitio web en línea por solo cuatro horas cuando no hay energía solar disponible. Incluso si hace buen tiempo, el servidor dejará de funcionar alrededor de la 1 a.m.en verano y alrededor de las 9 p.m.en invierno. El tiempo de actividad máximo para la batería más pequeña sería de alrededor del 50%, y en la práctica sería aún menor debido a las nubes y la lluvia.

Un sitio web que se desconecta por la noche podría ser una opción interesante para una publicación web local con poco tráfico previsto después de la medianoche. Sin embargo, dado que los lectores de la revista Low-tech están divididos casi por igual entre Europa y los Estados Unidos, esta no es una opción viable en nuestro caso específico. Si el sitio web no estuviera disponible durante todas las noches, nuestros lectores estadounidenses solo podrían acceder a él durante la mañana.

Tiempo de actividad y el tamaño del panel solar

El tiempo de actividad del sitio web alimentado por energía solar no solo está determinado por la batería, sino también por el panel solar, especialmente en relación con el mal tiempo. Cuanto más grande sea el panel solar, más rápido cargará la batería y se necesitarán menos horas de sol para que el sitio web pueda estar disponible durante toda la noche. Por ejemplo, con el panel solar de 50 W, una o dos horas de pleno sol son suficientes para cargar completamente cualquiera de las baterías (excepto la batería de automóvil).

IMAGE. Paneles solares de distinto tamaño. Ilustración: Diego Marmolejo Sin embargo, si se reemplaza el panel solar de 50 W con un panel solar de 10 W, el sistema necesitaría al menos de 5.5 horas para cargar la batería de 86.4 When condiciones óptimas (2 W para operar el servidor, 8 W para cargar la batería). Si el panel solar de 10 W se combina con una batería de plomo-ácido de 168 Wh, se necesitaría de 10.5 horas de pleno sol para cargar la batería por completo, lo cual solo es posible de febrero a noviembre.

Un panel solar más grande aumenta las posibilidades de que el sitio web permanezca en línea, incluso cuando las condiciones climáticas no son óptimas. Un panel solar más grande es igualmente ventajoso durante climas nublados. Las nubes pueden reducir la producción de energía solar en cualquier lugar entre 0 y 90% de la capacidad máxima, dependiendo del grosor de la capa de nubes. Si un panel solar de 50 vatios produce solo el 10% de su capacidad máxima (5 W), esta sería todavía suficiente para ejecutar el servidor (2 W) y cargar la batería (3 W).

Sin embargo, si un panel solar de 10 W solo produce 10% de su capacidad, sería suficiente para alimentar el servidor pero la batería no se cargará. Operamos el sitio web con un panel de 10 W del 12 al 21 de enero de 2020, y rápidamente estuvimos fuera de línea cuando el clima no fue óptimo. Por el momento estamos alimentando el sitio web con un panel solar de 30 W (y una batería de 168 Wh).

Horas de luz necesarias para cargar completamente cada batería, dependiendo del tamaño del panel solar.

Batería	50W	30W	10W	5W
440Wh	6h45min	11h14min	33h44min	67h28min
168Wh	2h35min	4h17min	12h53min	25h46min
86.4Wh	1h17min	2h12min	6h37min	13h15min
48Wh	0h44min	1h13min	3h41min	7h22min
24Wh	0h22min	0h37min	1h50min	3h41min
15.6Wh	0h14min	0h24min	1h12min	2h24min

*Asumiendo un promedio de 75% producción máxima de energía, 15% de pérdida de carga y 50% de profundidad de descarga.

Un panel solar de 5 W, el panel solar de 12V más pequeño disponible en el mercado, es el mínimo absoluto requerido para poder operar un sitio web con energía solar. Sin embargo, solo en condiciones óptimas este podrá alimentar el servidor (2W) y cargar la batería (3W), y solo podría mantener el sitio web funcionando durante la noche si el día es lo suficientemente largo. Debido a que los paneles solares rara vez generan su capacidad de potencia máxima, esto daría como resultado un sitio web que solo está en línea mientras brilla el sol.

Aunque la combinación de un panel solar pequeño y una batería grande puede tener la misma energía incorporada que la combinación de un panel solar grande y una batería pequeña, el sistema que cada uno crea tendrá características muy diferentes. En general, es mejor optar por un panel solar más grande y una batería más pequeña, porque esta combinación aumenta la vida útil de la batería: las baterías de plomo-ácido deben cargarse por completo de vez en cuando o perderán capacidad de almacenamiento.

Energía incorporada para diferentes tamaños de baterías y paneles solares

Se necesitan 1,03 megajulios (MJ) para producir una capacidad de batería de plomo-ácido de 1 vatio hora ², y 3.514 MJ de energía para producir un m2 de panel solar. ³ En la tabla a continuación, presentamos la energía incorporada para diferentes tamaños de baterías y paneles solares y luego calculamos la energía incorporada por año, en base a una expectativa de vida de 5 años para baterías y 25 años para paneles solares. Los valores se convierten a kilovatios hora por año y se refieren a energía primaria, no a electricidad.

Un sitio web alimentado por energía solar también necesita de un controlador de carga y, por supuesto, un servidor web. La energía incorporada para estos componentes permanece igual sin importar el tamaño del panel solar o la batería. La energía incorporada por año se basa en una esperanza de vida de 10 años. ⁴ ⁵

Energía Incorporada de diferentes componentes (por año de actividad)

Batería*	Energía incorporada
440Wh batería	25.17 kWh/año
168Wh batería	9.60 kWh/año
86.4Wh batería	3.91 kWh/año
48Wh batería	2.75 kWh/año
24Wh batería	1.27 kWh/año
15.6Wh batería	0.89 kWh/año

*Calculado en base a una esperanza de vida de 5 años
* kwh/año = energía primaria

Panel solar*	Energía incorporada
50W panel solar	16.96 kWh/año
30W panel solar	10.20 kWh/año
10W panel solar	3.40 kWh/año
5W panel solar	1.70 kWh/año

*Calculado en base a una esperanza de vida de 25 años
* kwh/año = energía primaria

Otros componente*	Energía incorporada
Controlador de carga solar	3.33 kWh/año
Servidor web	5.00 kWh/año

*Calculado en base a una esperanza de vida de 10 años
* kwh/año = energía primaria

Ahora tenemos todos los datos para calcular la energía total incorporada para cada combinación de paneles solares y baterías. Los resultados se presentan en la tabla a continuación. La energía incorporada varía en un factor de cinco según la configuración: de 10.92 kWh de energía primaria por año para la combinación del panel solar más pequeño (5W) con la batería más pequeña (15.6 Wh) a 50.46 kWh de energía primaria por año para la combinación o el panel solar más grande (50 W) con la batería más grande (440 Wh).

Energía Incorporada por año de diferentes configuraciones

Batería	50W	30W	10W	5W
	Solar Panel
440Wh	50.46 kWh	43.70 kWh	n/a	n/a
168Wh	34.89 kWh	28.13 kWh	21.33 kWh	n/a
86.4Wh	29.20 kWh	22.36 kWh	15.64 kWh	13.94 kWh
48Wh	28.04 kWh	21.28 kWh	14.18 kWh	12.78 kWh
24Wh	26.29 kWh	19.80 kWh	13.00 kWh	11.30 kWh
15.6Wh	26.18 kWh	19.42 kWh	12.62 kWh	10.92 kWh

* Incluyendo la energía incorporada del servidor y del controlador de carga
* kWh/año = energía primaria
* n/a = el panel solar no consiguió cargar por completo la batería (independientemente de la estación del año).

Si dividimos estos resultados por la cantidad de visitantes únicos por año (865,000), obtenemos el uso de energía incorporado por visitantes únicos anuestro sitio web. Para nuestra configuración original con 95-98% de tiempo de actividad (panel solar de 50W, batería de 86.4Wh), el uso de energía primaria por visitante único es de 0.03 Wh. Este resultado sería bastante similar para las otras configuraciones con un tiempo de actividad menor, porque aunque la energía incorporada es menor, lo es también el número de visitantes únicos.

Emisiones de carbono: ¿Qué tan sostenible es el sitio web con energía solar?

Ahora que hemos calculado la energía incorporada de las diferentes configuraciones, podemos calcular las emisiones de carbono. No podemos comparar la huella ambiental del sitio web solar con la del sitio web anterior, porque este último esta alojado en otro servidor y no podemos medir su uso de energía. Lo que podemos comparar es el sitio web solar con una configuración autohospedada similar que se ejecuta en la red. Esto nos permite evaluar la (des) sostenibilidad o el funcionamiento del sitio web solar.

Los análisis del ciclo de vida de los paneles solares no son muy útiles para calcular las emisiones de CO2 de nuestros componentes porque funcionan suponiendo que se utiliza toda la energía producida por los paneles. Esto no es necesariamente cierto en nuestro caso: los paneles solares más grandes desperdician mucha energía solar en condiciones climáticas óptimas.

Alojar la revista Low-tech con energía solar durante un año ha producido tantas emisiones como una distancia promedio de conducción de de 50 km.

Por lo tanto, adoptamos otro enfoque: convertimos la energía incorporada de nuestros componentes en litros de aceite (1 litro o aceite es 10 kWh de energía primaria) y calculamos el resultado en función de las emisiones de CO2 del petróleo (1 litro de aceite produce 3 kg) de gases de efecto invernadero, incluida su extracción y refinación). Esto tiene en cuenta que la mayoría de los paneles solares y baterías ahora se producen en China, donde la red eléctrica es tres veces más intensiva en carbono y 50% menos eficiente en energía que en Europa. ⁶

Esto significa que el uso de combustibles fósiles asociado con el funcionamiento de la revista Low-tech solar durante el primer año (panel de 50W, batería de 86.4 Wh) corresponde a 3 litros de aceite y 9 kg de emisiones de carbono, tanto como un automóvil europeo promedio que conduce un distancia de 50 km. A continuación se muestran los resultados para las otras configuraciones:

Energía incorporada en su equivalente en petróleo (L / año) y emisiones de CO 2 (kg / año) de las diferentes configuraciones

	50W	30W	10W	5W
440Wh	5.05 L 15.14 kg	4.37 L 13.11 kg	n/a	n/a
168Wh	3.49 L 10.47 kg	2.81 L 8.44 kg	2.13 L 6.40 kg	n/a
86.4Wh	2.92 L 8.76 kg	2.24 L 6.71 kg	1.56 L 4.69 kg	1.39 L 4.18 kg
48Wh	2.80 L 8.41 kg	2.13 L 6.38 kg	1.45 L 4.34 kg	1.28 L 3.83 kg
24Wh	2.63 L 7.89 kg	1.98 L 5.94 kg	1.3 L 3.90 kg	1.13 L 3.39 kg
15.6Wh	2.62 L 7.85 kg	1.94 L 5.83 kg	1.26 L 3.79 kg	1.09 L 3.28 kg

* Incluyendo la energía incorporada del servidor y el controlador de carga
* n/a = el panel solar no consiguió cargar por completo la batería (independientemente de la estación del año)

Comparación con la intensidad de carbono de la red eléctrica española

Ahora calculemos las hipotéticas emisiones de CO2 al ejecutar nuestro servidor web autohospedado con energía de red en lugar de energía solar. Las emisiones de CO2 en este caso dependen de la red eléctrica española, que resulta ser una de las menos intensivas en carbono en Europa debido a su alta proporción de energía renovable y nuclear (respectivamente 36.8% y 22% en 2019).

El año pasado, la intensidad de carbono de la red eléctrica española disminuyó a 162 g de CO2 por kWh o electricidad. En comparación, la intensidad de carbono promedio en Europa es de alrededor de 300 g por kWh o electricidad, mientras que la intensidad de carbono de la red eléctrica de EE. UU. Y China está por encima de 400 gy 900 g o CO2 por kWh de electricidad.

Si solo observamos el uso de energía operacional de nuestro servidor, que fue de 9.53 kWh de electricidad durante el primer año, operarlo en la red eléctrica española habría producido 1.54 kg o emisiones de CO2, en comparación con los 3 - 9 kg de nuestra configuración. Esto parece indicar que nuestro servidor alimentado por energía solar es una mala idea, porque incluso el panel solar más pequeño con la batería más pequeña genera más emisiones de carbono que la energía de la red.

Cuando se mide la intensidad de carbono de la red eléctrica, la energía incorporada o la infraestructura de energía renovable son consideradas cero.

Sin embargo, estamos comparando manzanas con naranjas. Hemos calculado nuestras emisiones en función de la energía incorporada de nuestra instalación. Cuando se mide la intensidad de carbono de la red eléctrica española, la energía incorporada de la infraestructura de energía renovable es considerada cero. Si calculamos nuestra intensidad de carbono de la misma manera, o por supuesto, también sería cero.

Ignorar las emisiones de carbono incorporadas de la infraestructura energética es razonable cuando la red funciona con plantas de energía de combustibles fósiles, porque las emisiones de carbono para construir esa infraestructura son muy pequeñas en comparación con las emisiones de carbono del combustible que se quema. Sin embargo, lo contrario sucede si hablamos de fuentes de energía renovables, donde las emisiones operativas de carbono son casi nulas, pero existente durante la producción de las propias plantas de energía.

Para hacer una comparación justa con nuestro servidor alimentado por energía solar, el cálculo de la intensidad de carbono de la red eléctrica española debería tener en cuenta las emisiones del edificio y el mantenimiento de las plantas de energía, las líneas de transmisión y, si las plantas de energía de combustibles fósiles eventualmente desaparecerieran - el almacenamiento de la energía.

Por supuesto, en última instancia, la energía incorporada de todos estos componentes dependerían del tiempo de actividad elegido. Posibles mejoras Hay muchas maneras en que la sostenibilidad de nuestro sitio web alimentado por energía solar podría mejorarse mientras se mantiene el tiempo de actividad actual. La producción de paneles solares y baterías usando electricidad de la red española tendría el mayor impacto en términos de emisiones de carbono, porque la huella de carbono de nuestra configuración sería de aproximadamente 5 veces menos de lo que lo es ahora.

Lo que podemos hacer nosotros mismos es reducir el uso de energía operativa del servidor y mejorar la eficiencia del sistema de la instalación solar fotovoltaica. Ambos nos permitirían ejecutar el servidor con una batería y un panel solar más pequeños, reduciendo la energía incorporada. También podríamos cambiar a otro tipo de almacenamiento de energía u otro tipo de fuente de energía.

Servidor

Ya hemos realizado algunos cambios que redujeron el uso de energía operativa del servidor. Por ejemplo, descubrimos que más de la mitad del tráfico total de datos en nuestro servidor (6.63 de 11.16 TB) fue causado por una implementación de RSS que buscaba actualizaciones de nuestro feed cada dos minutos.

Una diferencia en el uso de energía de 0.19 vatios suma 4.56 vatios-hora durante el curso de 24 horas, lo que significa que el sitio web puede permanecer en línea por más de 2.5 horas extras.

Arreglar este, así como otros cambios, redujeron el uso de energía del servidor (excluyendo las pérdidas de energía) de 1.14 vatios a aproximadamente 0.95 vatios. La ganancia puede parecer pequeña, pero una diferencia en el uso de energía de 0.19 vatios suma 4.56 vatios-hora durante el curso de 24 horas, lo que significa que el sitio web puede permanecer en línea por más de 2.5 horas extras.

Eficiencia del sistema

La eficiencia del sistema fue solo del 50% durante el primer año. Se experimentaron pérdidas de energía durante la carga y descarga de la batería (22%), así como en la conversión de voltaje de 12 V (sistema fotovoltaico solar) a 5 V (conexión USB), donde las pérdidas suman un 28%. El convertidor de voltaje inicial que construimos era bastante subóptimo (nuestro controlador de carga solar no tiene una conexión USB incorporada), por lo que podríamos construir uno mejor, o cambiar la configuración de PV solar a 5V.

Almacenamiento de energía

Para aumentar la eficiencia del almacenamiento de energía, podríamos reemplazar las baterías de plomo-ácido con baterías de iones de litio. Estas son más caras, pero tienen menores pérdidas de carga / descarga (<10%) y menor energía incorporada. Lo más probable es que eventualmente cambiemos a un sistema de almacenamiento de energía de aire comprimido a pequeña escala (CAES). Aunque los sistemas CAES de baja presión tienen una eficiencia similar a las baterías de plomo-ácido, tienen una energía incorporada mucho menor debido a su larga vida útil (décadas en lugar de años).

Fuente de energía

Otra forma de reducir la energía incorporada es cambiar la fuente de energía renovable. La energía solar fotovoltaica tiene una alta energía incorporada en comparación con otras alternativas como la eólica, hidráulica o la energía humana. Estas fuentes de energía podrían cosecharse con poco más que un generador y un regulador de voltaje, ya que el resto de la planta de energía podría construirse de madera. Además, un sitio web alimentado por agua no requeriría almacenamiento de energía de alta tecnología. Si se encuentra en un clima frío, se podría operar un sitio web al calor de una estufa de leña, utilizando un generador termoeléctrico.

Rastreador solar

Teniendo un buen suministro de viento o agua se podría construir un sistema con menos energía incorporada que el nuestro. Sin embargo, a menos que el autor comience a alimentar su sitio web con energía de las manos o los pies, estamos prácticamente obligados a usar energía solar. La mejora más importante que podríamos hacer es agregar un rastreador solar que haga que el panel siga al sol, lo que podría aumentar la generación de electricidad hasta en un 30% y permitirnos obtener un mejor tiempo de actividad con un panel más pequeño.

Ampliando el sistema

Una última forma de mejorar la sostenibilidad de nuestro sistema sería ampliarlo: ejecutar más sitios web en un servidor y ejecutar más servidores (y más grandes) en un sistema solar fotovoltaico. Esta configuración tendría una energía incorporada mucho menor que un sistema de gran tamaño para cada sitio web.

Ilustración: Diego Marmolejo.

Empresa de alojamiento web solar

Si tuviéramos que llenar el balcón del autor con paneles solares y comenzar una empresa de alojamiento web con energía solar, la energía incorporada por visitante único disminuiría significativamente. Solo necesitaríamos un servidor para múltiples sitios web y un controlador de carga solar para múltiples paneles solares. La conversión de voltaje sería más eficiente desde el punto de vista energético, y todos los sitios web podrían compartir la energía solar y de la batería, lo que genera economía de escala.

Por supuesto, este es mismo concepto de los centros de datos, y aunque no tenemos la ambición de iniciar un negocio así, otros podrían llevar esta idea hacia adelante: hacia un centro de datos que sea tan eficiente como cualquierotro centro de datos actual, pero que funciona con energías renovables y se desconecta cuando hace mal tiempo.

Agregar más sitios web

Descubrimos que la capacidad de nuestro servidor es lo suficientemente grande como para alojar más sitios web, por lo que ya hemos dado un pequeño paso hacia la economía de escala al trasladar las versiones en español y francés de Low-tech Magazine al servidor alimentado por energía solar (así como algunas otras traducciones).

Aunque este movimiento aumentará nuestro uso de energía operacional y potencialmente también nuestro uso de energía incorporada, también eliminamos otros sitios web que están o estaban alojados en otros lugares. También tenemos que tener en cuenta que la cantidad de visitantes únicos a la revista Low-Tech puede crecer en el futuro, por lo que debemos ser más eficientes energéticamente tan solo para mantener nuestra huella ambiental.

Combinar servidor e iluminación

Otra forma de lograr economía de escala daría un giro completamente nuevo a la idea. El servidor alimentado por energía solar es parte del hogar del autor, que también está parcialmente alimentado por energía solar fuera de la red. Podríamos probar diferentes tamaños de baterías y paneles solares, simplemente intercambiando componentes entre instalaciones solares.

Cuando estábamos ejecutando el servidor en el panel de 50 W, el autor estaba operando las luces en la sala de estar en un panel de 10 W, y a menudo se quedaba sentado en la oscuridad. Cuando estábamos operando el servidor en el panel de 10 W, era al revés: había más luz en el hogar, a expensas de un menor tiempo de actividad del servidor.

Si el clima empeora, el autor podría decidir no usar las luces y mantener el servidor en línea, o al revés

Digamos que operamos tanto las luces como el servidor en un sistema solar fotovoltaico. Sería menor la energía incorporada si se consideran ambos sistemas, porque solo se necesitaría un controlador de carga solar. Además, podría dar como resultado una batería y un panel solar mucho más pequeños (en comparación con dos sistemas separados), porque si el clima empeora, el autor podría decidir no usar las luces y mantener el servidor en línea, o al revés. Esta flexibilidad no está disponible ahora, porque el servidor es la única carga y su potencia no es fácilmente manipulable.

Uso de energía en la red

Hasta donde sabemos, el nuestro es el primer análisis del ciclo de vida de un sitio web que funciona completamente con energía renovable e incluye la energía incorporada y la infraestructura de almacenamiento de energía. Sin embargo, este no es, por supuesto, el uso total de energía asociado con este sitio web.

También existe la energía operacional e incorporada de la infraestructura de red (que incluye nuestro enrutador, la red troncal de Internet y la red de telefonía móvil), y la energía operacional e incorporada de los dispositivos que nuestros visitantes usan para acceder a nuestro sitio web: teléfonos inteligentes, tabletas, computadoras portátiles, computadoras de escritorio. Algunos de estos tienen un bajo uso de energía operativa, pero todos tienen una vida útil muy limitada y, por lo tanto, una gran energía incorporada.

El uso de energía en la red está directamente relacionado con la frecuencia de bits de los datos, por lo que nuestro sitio web, al ser tan livano, es igual de eficiente en las redes de comunicación como en nuestro servidor. Sin embargo, tenemos muy poca influencia sobre qué dispositivos utilizan las personas para acceder a nuestro sitio web, y la ventaja directa de nuestro diseño es mucho menor aquí que en la red. Por ejemplo, nuestro sitio web tiene el potencial de aumentar la esperanza de vida de las computadoras, ya que es lo suficientemente ligero como para acceder a él con máquinas muy antiguas. Desafortunadamente, nuestro sitio web no hará que las personas usen sus computadoras por más tiempo.

Tanto la infraestructura de red como los dispositivos de uso final podrían reimaginarse en línea con sitio web solar.

Dicho esto, tanto la infraestructura de red como los dispositivos de uso final podrían reimaginarse en línea con el sitio web solar, reducido y alimentado por fuentes de energía renovables con almacenamiento de energía limitado. Partes de la infraestructura de la red podrían desconectarse si el clima local es malo, y su correo electrónico puede almacenarse temporalmente en una tormenta a 3.000 km de distancia. Este tipo de infraestructura de red existe realmente en algunos países y ella fue la inspiración para la creación de este sitio web solar. Los dispositivos de uso final podrían tener un bajo consumo de energía y una larga esperanza de vida.

Debido a que el uso total de energía del Internet generalmente se mide para que se distribuya aproximadamente por igual entre los servidores, la red y los dispositivos de uso final (todo incluyendo la fabricación de los dispositivos), podemos hacer una estimación aproximada del uso total de energía de este sitio web a través de un internet reimaginado. Para nuestra configuración original con un tiempo de actividad del 95.2%, esto sería 87.6 kWh de energía primaria, que corresponde a 9 litros de aceite y 27 kg de CO2. Las mejoras que describimos anteriormente podrían reducir aún más estos números, porque en este cálculo, todo el Internet funciona con sistemas solares fotovoltaicos de gran tamaño en balcones.

Kris De Decker, Roel Roscam Abbing, Marie Otsuka Gracias a Kathy Vanhout, Adriana Parra y Gauthier Roussilhe. Revisado por Alice Essam.

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Notas

La capacidad de almacenamiento de nuestra configuración original es una estimación. En realidad, durante este período, hemos ejecutado el servidor alimentado por energía solar en una batería LiPo de 24 Wh (3.7V, 6.6A), y hemos colocado una batería de plomo-ácido muy antigua de 84.4 vatios entre el LiPo y el controlador de carga solar para hacer compatibles ambos sistemas. La tensión final de desconexión corte de la batería de plomo-ácido fue muy alta en verano (lo que significa que el sistema funcionaba solo con LiPo) pero fue más baja en invierno (de modo que parte de la batería de plomo-ácido proporcionó una parte del almacenamiento de energía) Esta configuración complicada se debió completamente al hecho de que solo podíamos medir la capacidad de almacenamiento de la batería LiPo, que necesitábamos para mostrar nuestro medidor de batería en línea. En noviembre de 2019 desarrollamos nuestro propio medidor de batería de plomo-ácido, que permitió eliminar el LiPo de nuestra configuración. ↩
“Energy Analysis of Batteries in Photovoltaic systems. Part one (Performance and energy requirements)” and “Part two (Energy Return Factors and Overall Battery Efficiencies)”. Energy Conversion and Management 46, 2005 ↩
Zhong, Shan, Pratiksha Rakhe, and Joshua M. Pearce. “Energy payback time of a solar photovoltaic powered waste plastic recyclebot system.” Recycling 2.2 (2017): 10. ↩
Hay poca investigación sobre la energía incorporada de los controladores de carga solar. La mayoría de los estudios se centran en grandes sistemas fotovoltaicos solares, en los que la energía incorporada del controlador de carga es insignificante. El resultado más útil que encontramos fue un valor de 1 MJ / W, estimado sobre el tamaño del controlador: Kim, Bunthern, et al. “Life cycle assessment for a solar energy system based on reuse components for developing countries.” Journal of cleaner production 208 (2019): 1459-1468. Para una capacidad de 120 W, esto se reduce a 120 MJ o 33.33 kWh. Para la expectativa de vida, encontramos valores de entre 7 años y 12.5 años: la misma referencia, y Kim, Bunthern, et al. “Second life of power supply unit as charge controller in PV system and environmental benefit assessment.” IECON 2016-42nd Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society. IEEE, 2016. Decidimos hacer el cálculo en base a una esperanza de vida de 10 años. ↩
No hay investigación realizada sobre la energía incorporada de nuestro servidor. Calculamos la energía incorporada sobre la base de un análisis del ciclo de vida de un teléfono inteligente: Ercan, Mine & Malmodin, Jens & Bergmark, Pernilla & Kimfalk, Emma & Nilsson, Ellinor. (2016). Life Cycle Assessment of a Smartphone. 10.2991/ict4s-16.2016.15. No tenemos idea de la vida útil esperada del servidor, pero dado que nuestro Olimex está destinado al uso industrial (a diferencia del Raspberry Pi), asumimos una esperanza de vida de 10 años, al igual que el controlador de carga.[6] De Decker, Kris. “How sustainable is solar PV power?”, Low-tech Magazine, May 2015. ↩
De Decker, Kris. “¿Cuán sostenible es la energía solar fotovoltaica?”, Low-tech Magazine, Mayo de 2015. ↩