Desde tiempos inmemoriales, varias civilizaciones han usado el viento como mecanismo para generar energía motriz y, desde la industrialización, también energía eléctrica.

La navegación a vela, tanto sobre el agua como en territorios llanos que lo permitían, permitió acortar distancias y propulsó varios de los fenómenos que han marcado el mundo desde el Renacimiento, tan asociado a los avances conceptuales, científicos y de navegación del período de expansión europea conocido como «era de los descubrimientos».

Pero los molinos de viento sirvieron también para generar energía que, incluso en condiciones de poco viento o viento intermitente, compitieron con la tracción humana, animal y de cursos fluviales en molinos para accionar todo tipo de mecanismos: artilugios bélicos, muelas de grano, prensas de vino y aceite, bombas de agua o telares, entre otros sistemas.

Orientarse hacia el viento

Localidades como La Muela, en Aragón (España) pasaron de usar molinos de viento para moler grano y aceite de oliva —de ahí el origen del nombre— a, literalmente, vivir del aire, al contar con uno de los parques eólicos más importantes de España, que aprovecha los fuertes vientos al acelerar en la depresión montañosa donde se sitúa su por otro lado árido y difícil término municipal.

Su exalcaldesa y responsable del desarrollo eólico del municipio, fue acusada y condenada por corrupción urbanística; el parque eólico sigue, en cualquier caso, moviendo sus aspas.

Mucho antes de la eclosión de los parques eólicos de última generación, los cuales conducen a países medianos como España a generar más de la mitad de la energía total consumida en una jornada en días especialmente ventosos, los molinos de viento ya habían transformado la literatura y el paisaje, gracias a Cervantes y a los molinos de viento para bombear agua en el territorio ganado al mar en los Países Bajos.

Mucho antes de la lúcida ensoñación de Don Quijote y la veintena de molinos de viento de Kinderdijk mantuviera a raya al mar del Norte en la Holanda Meridional, las panémonas (del griego «pan» —totalidad— y «anemos» —viento—, o captador de todos los vientos), molinos con rotor vertical y aspas capaces de aprovechar cualquier viento local sin importar su dirección, ya habían asistido numerosas industrias desde la Antigüedad.

Cuando los molinos de eje vertical captaban todo el viento

Se tiene constancia del uso de panémonas para generar viento con ejes verticales a partir del siglo X antes de nuestra era, cuando ciudades en Asia Central aprovechaban la construcción de muros defensivos para erigir sistemas de bombeo y muelas de grano, propulsados por molinos de eje vertical.

Algunos de los diseños ancestrales de panémonas integradas en fachadas exteriores y muros defensivos de ciudades sobreviven en Irán. Es el caso de los molinos de eje vertical de Nashtifán, en la provincia de Jorasán Razaví, Irán.

El eje vertical permitía que la disposición de las aspas, en forma de rodillo cilíndrico, tomaran el viento existente en la zona sin importar la intensidad ni la dirección, algo especialmente indicado en diseños cuyo emplazamiento impedía crear rotores para orientar las aspas contra las rachas de viento, técnica común en los molinos con eje horizontal, cuyo diseño se expandió por el Mediterráneo y Europa.

Los diseños de la civilización persa de entorno al siglo X antes de nuestra era (por tanto, con al menos 3000 años de antigüedad) destacan por su adaptabilidad, fácil acceso para su reparabilidad, y un diseño atento a la eficiencia media a lo largo del tiempo, a diferencia de los molinos de eje vertical, más difíciles de operar en condiciones de viento débil o cambiante.

Los rotores de eje vertical lento, similar a una ligera noria giratoria capaz de girar con regularidad a 20 o 30 revoluciones por minuto en llanuras ventosas, lo que explicaría la expansión de las panémonas desde los deltas fluviales chinos a las ciudades persas de la Antigüedad, donde perduran ciudades con molinos verticales en su perímetro exterior, en uso hasta tiempos recientes.

El espectáculo entre ancestral y futurista de las panémonas de Nashtifán

Hay vestigios de panémonas erigidas en torno al año 900 a.C., usadas para moler grano y bombear agua en ciudades remotas erigidas en territorios especialmente áridos. A modo de protección, estos molinos estaban recubiertos de una pared semicircular que servía tanto de apoyo para los sostenes superior e inferior del eje vertical, como de protección estructural contra rachas virulentas.

Los vestigios existentes denotan una estrategia orientada hacia la escalabilidad del diseño y no una carrera para erigir modelos de un tamaño cada vez mayor en un entorno de escasez de materiales necesarios como troncos de madera suficientemente largos y resistentes para eje y noria: cuando había mayor necesidad mecánica, se construían más panémonas de tamaño equivalente a las anteriores.

Las panémonas eran fáciles de construir, mantener y replicar, y servían tanto como muelas y mecanismos de bombeo como de protección contra incursiones no deseadas en emplazamientos con visibilidad de larga distancia en cualquier dirección. Los viajeros de la Ruta de la seda debieron maravillarse ante las murallas con panémonas integradas de poblaciones y zonas de huerta de Asia Central. Es el caso de la mencionada Nashtifán.

Sin embargo, esta no era la única tecnología persa que habría maravillado a viajeros del Mediterráneo como la propia expedición de Alejandro Magno.

Las «torres de viento» debían competir en sofisticación con ingeniosos sistemas bioclimáticos capaces de mantener una agradable temperatura ambiental en las aguerridas calles intramuros, protegidas por altos edificios aglutinados entre sí que aprovechaban sistemas de presión con agua (en cisternas subterráneas, o «ab anbar») y captadores de viento para, a través de la ventilación y la evaporación mantener una climatización regular y eficiente.

Captadores de viento, cisternas subterráneas y panémonas

En Irán, muchos edificios conservan torres con aperturas verticales a modo de captadores de viento, que aceleran su entrada en el interior y facilitan el intercambio térmico gracias a la diferencia de presión entre corrientes y al uso de agua en el interior para facilitar la evaporación (un principio similar al empleado en utensilios ancestrales de terracota como el botijo).

Panémonas y climatización funcionaban a menudo al unísono: los molinos verticales, que giraban a escasas revoluciones, pero con regularidad, permitían el bombeo de aguas freáticas situadas entre 15 y 40 metros de profundidad; el agua se usaba, a su vez, para el regadío de huertas en el interior sombrío de las localidades, así como para la climatización por evaporación a través de acueductos y canales usados en consonancia con las corrientes de viento y sistemas diferenciales de presión.

Estos complejos sistemas bioclimáticos integrados explicarían la supervivencia y autoabastecimiento de ciudades de miles de habitantes en zonas extremadamente áridas y calurosas, con noches en las que el descenso de temperatura obligaba a servirse de la inercia térmica de las construcciones para mantener huertas y confort en las viviendas.

Dos investigadores de Malasia, Payam Nejat y Fatemeh Jomehzadeh, publicaron en 2018 un artículo en la revista Civil Engineering Research Journal en el que exploraban el potencial de los captadores de viento ancestrales persas como punta de lanza de una solución sostenible y de bajo coste para garantizar una «climatización pasiva» a gran escala en un contexto de agravación de episodios de clima extremo como olas de calor en amplias regiones templadas y áridas del planeta.

Bioclimatismo efectivo, escalable y económico

Por su elegancia y potencial bajo coste, la combinación de panémonas —que podían adaptarse a materiales contemporáneos— y refrigeración por evaporación podría explorarse en zonas semi-desérticas de todo el planeta con condiciones de humedad reducida y acceso a fuentes de agua que pudieran reutilizarse.

Asimismo, y dada la capacidad de los molinos con eje vertical para seguir rotando con independencia de la dirección del viento y sin necesidad de reorientar sus aspas continuamente, el sencillo principio de ingeniería del diseño debería reevaluarse para producir energía eólica.

Esto es al menos lo que constata un equipo de investigadores coordinado por el profesor Iakovos Tzanakis, autores de un estudio publicado en Journal of Renewable Energy (Numerical modelling and optimization of vertical axis wind turbine pairs: A scale up approach).

El estudio se sirve de una compleja simulación informática de 11.500 horas para concluir que un parque eólico off-shore con molinos de eje vertical sería hasta un 15% más eficiente que un parque eólico actual, gracias a la mayor eficiencia intrínseca de un diseño de aspas capaz de aprovechar viento sin importar su intensidad o dirección, ni necesidad de sensores de reorientación de las aspas, como ocurre con los más sofisticados y gigantescos molinos de eje horizontal contemporáneos.

La lectura cruzada de ambos estudios (el que recomienda diseños bioclimáticos de bajo coste y fácilmente escalables inspirados en molinos verticales ancestrales (o panémonas iraníes), y el que muestra en una concienzuda simulación que molinos con eje vertical y rotación omnidireccional podrían igualar o superar la eficiencia de los molinos contemporáneos), sugiere una posible conclusión: nuestra civilización destaca por su reiterada miopía e incapacidad para aprovechar sistemas y diseños del pasado potencialmente superiores a sistemas actuales.

Redescubriendo las panémonas

Con respecto a los diseños de molino eólico contemporáneo, su eje horizontal se basa en un diseño que apareció y se extendió por la cuenca mediterránea y Europa a partir del siglo VII de nuestra era.

Quizá, sin saberlo, una de las fuentes renovables llamadas a facilitar una generación eléctrica menos contaminante, la eólica, se base en la actualidad en un sistema heredado: si los molinos europeos usados para bombear agua o moler grano desde el siglo VII contaban con un eje horizontal y un sistema de aspas inmortalizado por Cervantes en El Quijote, quizá los molinos de los parques eólicos actuales partieran de la incapacidad para considerar cualquier otra alternativa.

Al fin y al cabo, el fenómeno de los sistemas heredados explica por qué el motor delantero (situado con antelación al habitáculo de los pasajeros y el maletero) ha prevalecido en los automóviles actuales. Los carruajes requerían el uso de animales de tiro, que debían disponerse delante del carro; nada obligaba a los diseñadores de automóviles a inspirarse en este diseño.

In the village of Nashtifan, Iran, some of the oldest windmills in the world, with what may be the earliest windmill design in the world, still spin. Made of natural clay, straw, and wood, they have been milling grain for flour for an estimated 1,000 years https://t.co/FUyoIyELQi pic.twitter.com/CMgKgERDBj

— Massimo (@Rainmaker1973) January 31, 2021

Sin embargo, nuestra civilización permanece anclada de manera inquietante en una realidad incapaz de repensar con frescura los grandes retos de nuestro tiempo. Quizá no se trate de optar por la opción del «más grande y sofisticado», sino de otra que opere de manera más sencilla y eficiente y se pueda aplicar a gran escala con costes marginales.

Eso sí, cambiar de paradigma con profundidad chocaría con otros sistemas heredados, en esta ocasión del marco legal y tecnológico surgido de la simbiosis entre Ilustración y Revolución Industrial: el sistema de patentes, la responsabilidad limitada y otras triquiñuelas para asegurar que quienes invierten el capital capturan la mayor parte del beneficio y eluden el coste de cualquier externalidad.

Si nos sueña esta paradoja, es porque vivimos en ella, con empresas que capturan cada vez más valor a través de una estructura digital ubicua (por tanto, desmaterializada y difícil de asociar a un territorio) y eluden un pago de impuestos proporcional al impacto social y medioambiental causado.