Um engenheiro reformado explica como pequenos espelhos solares podem aquecer uma casa sem usar eletricidade.

Um engenheiro reformado jura por uma caixa de sapatos cheia de espelhos e uma parede preta. Sem pilhas. Sem ventoinhas. Apenas o sol de inverno, curvado da maneira certa, transformando uma cabana fria num bolso de ar quente e reconfortante.

O sol estava baixo e afiado, uma lâmina limpa sobre os pinheiros. Prendeu um pequeno espelho retangular a uma estaca, semicerrando os olhos, e ajustou o ângulo até que um quadrado pálido de luz caísse exatamente onde queria—através de uma janela, sobre uma secção escurecida da parede dentro da sua cabana fora da rede.

"Aí está," disse ele, como se tivesse sintonizado um rádio. O quarto ganhou um brilho suave. A madeira estalou, daqueles sons que as casas fazem quando se lembram do calor. Lá fora, o seu balde de ferramentas deitava vapor ao frio. Lá dentro, um termómetro subia devagar, tão lentamente quanto um bocejo. O Jim é um engenheiro mecânico reformado com o hábito de transformar sucata em soluções. Chama a isto “heliostatos de caixa de sapatos”.

O truque dele não é magia. É geometria.

O sol de inverno, redirecionado

Fique diante da cabana do Jim em janeiro e verá: um leque arrumado de espelhos do tamanho de uma mão espetados à altura do joelho, a brilhar como peixes. Cada um projeta um retângulo de luz através de uma janela virada a sul e sobre uma "parede de calor" mate e preta feita de alvenaria e contraplacado denso. De fora, parece quase teatral—fitas de luz a entrar—mas o efeito é calmo. O quarto aquece de forma uniforme, sem fios, ventoinhas ou um gerador a arrancar. É luz solar, reorganizada.

Um único metro quadrado de sol de inverno pode fornecer entre 350 e 700 watts ao meio-dia, dependendo da nebulosidade e da latitude. O Jim usa oito espelhos de cerca de 0,2 metros quadrados cada. Quando o céu está limpo, isto soma um fluxo constante de um a dois quilowatts de calor direcionado para o interior. Os números são simples, mas a sensação não é. Num momento o ar morde os nós dos dedos; depois amacia, como se alguém tivesse aberto uma válvula secreta.

O que faz isto funcionar é a simplicidade. Os espelhos não convertem energia; redirecionam-na. Ao refletir luz para uma superfície pesada e escura no interior—pedra, tijolo, bidões de água—a energia é absorvida e depois libertada em forma de calor infravermelho ao longo de horas. Sem baterias. Sem inversores. Sem motores, a menos que queira. É um sistema solar térmico para pobres, mas não parece pobre quando está quente. O sol de inverno está baixo no horizonte, o que ajuda, porque o feixe entra mais plano e pode passar por baixo de beirados ou ramos que bloqueiam o raio do verão.

Como construir um aquecedor de espelhos sem eletricidade

O Jim começa com o alvo, não com o espelho. Pinta uma zona da parede interior, à altura da cintura, em preto mate, ou empilha paralelepípedos de betão escuros atrás da janela, como livros numa prateleira. Depois sai, põe algumas estacas e monta pequenos espelhos com suportes ajustáveis. A regra é simples: espelho, janela, alvo—tudo numa linha que se pode traçar com os olhos. Duas afinações rápidas, uma de manhã e outra a meio do dia, mantêm o feixe no alvo. O sol move-se; os espelhos seguem-no, à mão.

As pessoas tropeçam sempre nos mesmos erros. Tentam concentrar a luz demais e acabam com pontos demasiado quentes, ou apontam para cortinas e não para massa térmica. Espalhe o feixe. Banhe o alvo com uma mancha luminosa do tamanho de uma mochila, não de uma moeda. Mantenha os espelhos limpos e a janela mais limpa do que pensa ser necessário. Todos já passámos por aquele momento em que um projeto brilhante falha porque o vidro estava baço. Sejamos honestos: ninguém mexe nos espelhos de hora a hora. A solução do Jim é montá-los em suportes largos que mantêm o feixe durante uma janela generosa de tempo.

As três regras do Jim são diretas e vêm com um leve encolher de ombros.

"Aponte à massa, não ao ar. Aponte largo, não quente. E aponte para onde uma mão de criança não pode chegar."

Ele agrupa os espelhos para evitar encandeamento na estrada e coloca uma simples grelha metálica no interior para difundir as bordas mais intensas. Parece cauteloso porque é.

• Escolha uma linha ensolarada de visão do espelho até à janela e até à massa escura.
• Use vários espelhos pequenos em vez de um grande.
• Mantenha os feixes fora de tecidos e direcione-os para pedra, tijolo ou água.
• Reajuste duas vezes por dia; marque os ângulos do "meio-dia de inverno" nas estacas.
• Coloque um termómetro perto do alvo para ver o real, não o desejado.

Porque é que isto é mais eficaz do que parece

A matemática favorece os pacientes. No inverno profundo, a 45° de latitude, a irradiação ao meio-dia em céu limpo pode chegar aos 550 watts por metro quadrado num bom dia. Com oito espelhos totalizando cerca de 1,6 metros quadrados e 70% de rendimento após perdas pela janela e pelos ângulos, pode-se conseguir ~600 watts durante quatro horas sólidas. Isso são 2,4 kWh suavemente entregues a uma bateria térmica que se pode tocar. Numa cabana pequena com vedação decente, nota-se. A temperatura do ar sobe de uma forma que o corpo percebe—lenta, uniforme, suave na pele.

A "bateria" é tão importante quanto o feixe. O Jim tentou uma vez direcionar a luz diretamente para um fogão de metal; o metal aqueceu depressa, mas o quarto não. Depois construiu um painel de 1,80 por 1,20 metros com blocos empilhados atrás de vidro. Aqueceu-se mais lentamente mas reteve o calor como um amigo que não se vai embora cedo. A cabana manteve-se cinco graus mais quente à meia-noite. Isso mudou o ambiente do espaço. Na manhã seguinte, os espelhos tiveram menos trabalho porque a parede já estava quente.

Pode complicar mais—tiras bimetálicas que inclinam os espelhos passivamente à medida que o dia aquece, uma base giratória com uma mola de relógio—mas a essência é humilde. Ângulo, alvo, tempo. Esqueça o sonho de seguimento automático se não o vai manter. Invista esse esforço a vedar correntes de ar e a pôr um segundo vidro na janela que recebe os feixes. Um raio solar preso atrás de vidro e absorvido pela massa é um motor silencioso. A cabana deixa de parecer uma tenda e passa a agir como uma casa pequena e teimosa.

O que isto muda numa vida fora da rede

Um sistema como este não acaba com o inverno. Suaviza-o. O ritual diário—sair, olhar o céu, ajustar os espelhos—faz com que o calor seja sentido como merecido. Nos maus dias, as nuvens cortam o feixe e aprende-se a empilhar lenha na mesma. Nos bons dias, a cabana entra num ritmo auto-sustentável, a parede de calor suaviza a noite e o soalho dá um estalido cansado, mas feliz. O equipamento é barato, os resultados dependem da atenção, e essa atenção não é tanto uma tarefa como uma prática. Podia comprar painéis, baterias, controladores e um aquecedor, e talvez o faça. Ou pode passar um fim de semana a apontar a luz do dia com meia dúzia de espelhos e um frasco de tinta mate. A escolha diz muito sobre o tipo de vida que quer—ligada à corrente e protegida ou sintonizada com o clima e um pouco improvisada. Partilhe com um vizinho. Peça emprestado um espelho. Comece com um feixe. Veja o que o quarto lhe diz.

Resumo em tabela

Perguntas frequentes:

• Preciso de espelhos heliostáticos especiais? Não. Qualquer espelho plano e durável serve. Muitas pessoas usam espelhos tipo mosaico ou chapas de alumínio polido; a durabilidade e a facilidade de ajuste são mais importantes do que a perfeição.
• Há risco de incêndio devido ao sol concentrado? Reduza esse risco ao direcionar áreas largas para alvenaria ou água, não para tecidos ou madeira. Mantenha os feixes difusos, coloque uma grelha se necessário e evite concentrar num ponto.
• Quão quente pode ficar uma cabana pequena no inverno? Com sol limpo, conte com várias centenas de watts de calor por metro quadrado de espelho. Numa cabana apertada de 20–30 m², pode elevar a temperatura de uns 5–8°C até 16–18°C ao fim da tarde.
• E se não conseguir ajustar os espelhos todo o dia? Deixe feixes largos e reajuste duas vezes—no fim da manhã e no início da tarde. Marque os ângulos sazonais nas estacas para que a afinação diária leve segundos, não minutos.
• Que massa térmica é melhor? Densa, escura e segura: tijolo, pavers de betão ou bidões de água pintados de preto mate. Coloque-os onde o feixe chega e onde o ar possa circular.