2 de junio de 2013

En busca del fuego

"Incluso el camino más largo empieza por el primer paso" Proverbio chino

La industria cinematográfica fue uno de los grandes logros creados en el siglo XX. El triunfo de la imagen primero a través del cine y posteriormente de la televisión, fue el de controlar no sólo las costumbres y las opiniones sino también las ideas. Y una de las ideas que mejor percibimos es la de que todo conflicto tiene una adecuada y perfecta solución. Es entonces cuando la realidad supera a la ficción.

La energía existe como una propiedad de la materia y, en última instancia, es la materia misma. Pero no es posible obtener energía útil de cualquier materia o forma de energía existente. Las fuentes de energía son aquellas transformaciones que obtenemos de recursos existentes en la naturaleza de las que podemos conseguir producir trabajo y que estimamos que son lo suficientemente abundantes como para dar un suministro regular y constante. 

Cuando un recurso tiene unas cantidades físicamente limitadas o su consumo es superior al que la propia naturaleza necesita para generarlo, lo denominamos no renovable. El crecimiento exponencial de la civilización humana ha sido posible al descubrimiento y aprovechamiento de la energía útil proveniente de este tipo de fuentes, por lo que su inexorable agotamiento pone en alerta a toda la estructura. Además hemos de añadir el efecto en el cambio climático que causa el aumento de emisiones de CO2 generada  por la combustión de la principal fuente no renovable, la de los combustibles fósiles.

La energía nuclear de fisión utiliza como combustible principalmente el uranio, que es otro recurso no renovable y por tanto tiene el inconveniente del pico de producción, además del eterno problema del almacenamiento de residuos radiactivos. El uranio es un elemento abundante en la Tierra, pero la mayor parte de las menas explotables tienen una concentración entre 0,1 a 0,5%. El grado medio de mineral de uranio obtenido en las minas ha disminuido sustancialmente en los últimos años a medida que las mejores reservas han sido agotadas, por lo que la fracción que podemos aprovechar de manera rentable es limitada.

Las conocidas como energías renovables son aquellas que se obtienen de recursos primarios de la naturaleza con un suministro virtualmente inagotable o que pueden ser reemplazados rápidamente por procesos naturales. La mayoría son energías que proceden del Sol o de los campos de atracción de la Tierra, por lo que son consustanciales con la propia existencia del planeta. A continuación expongo una breve descripción de las energías de recursos renovables más empleadas.

Energía Hidráulica

La energía hidráulica se obtiene del agua retenida en la cuenca de los ríos mediante una presa, formando lo que se llama un embalse. La energía potencial del agua embalsada respecto a un nivel por debajo de la base de la presa se convierte en energía cinética con el movimiento del agua, a partir del que se genera corriente eléctrica. 

Ventajas 
  • Rendimiento energético
  • Mantenimiento y gestión económico
  • Almacenamiento
Inconvenientes
  • Dificultad de previsión
  • Cantidad global limitada
  • Modificación del medio ambiente

Central Hidroeléctrica. Fuente:lourdes98.wordpress

Energía Eólica

La energía eólica se obtiene del aprovechamiento de la energía cinética generada por las corrientes de aire. Se utiliza en aerogeneradores, en los que mediante sistemas mecánicos de transmisión de movimiento se hace girar el rotor de un generador que produce energía eléctrica. 

Ventajas
  • Produce directamente energía mecánica fácilmente transformable
  • Sencillez en los principios aplicados
  • El coste de la electricidad producida por eólica es relativamente bajo
Inconvenientes
  • Producción intermitente
  • Dispersión y aleatoriedad
  • Difícil almacenamiento
Central Eólica. Fuente: ktmet.com










Energía Solar

El Sol es la fuente de vida de nuestro planeta y origen de la mayoría de las demás formas de energía. Se denomina energía solar a la que obtenemos en forma de radiación electromagnética. Tipos de producción de esta energía son;

Conversión Fotovoltaica Utilizada para producir electricidad. Se emplean materiales semiconductores cuyos electrones absorben los fotones de la luz, adquiriendo energía cinética, que los mueve en forma de corriente eléctrica.    


Central Fotovoltaica. Fuente: wikispaces

Conversión Térmica Los sistemas solares térmicos transforman la radiación solar en calor para transferirlo a un fluido de trabajo. Dependiendo de la temperatura de funcionamiento de la instalación, se clasifica en conversión a baja (<90ºC), media (90ºC-300ºC) y alta (>500ºC) temperatura. Algunas aplicaciones son usos domésticos como calentar agua sanitaria, calefacción, usos industriales como potabilización de agua, y para generación de electricidad en centrales térmicas.

Central Solar Térmica. Fuente: parlemdecentrals.blogspot.com

Ventajas        
  • Fuente energética abundante y gratuita
  • Potencial de crecimiento     
  • Independencia del suministro
Inconvenientes
  • Producción intermitente y estacional
  • Necesita grandes superfícies  
  • Dispersión 
Energía de la Biomasa

La biomasa como recurso energético se obtiene a partir del proceso de la fotosíntesis, que es el desencadenante de la cadena biológica. Se clasifica en biomasa primaria, la producida de forma natural,   biomasa residual, a partir de residuos orgánicos de diferentes actividades forestales, industriales, agrícolas o urbanas y biomasa de cultivos en el que se destinan plantaciones para la producción de biocombustibles.

Ventajas
  • En procesos de combustión se considera neutro en emisiones de CO2
  • Bien gestionado permite una implatación más localizada de producción
  • El aprovechamiento de residuos colabora con el reciclaje
Inconvenientes
  • Es un recurso renovable siempre que no se sobrepase la capacidad de carga del ecosistema
  • La explotación de terrenos cultivables para alimentación por producción de combustibles
  • Impacto medioambiental que provoca una deforestación a gran escala

Biomasa. Fuente: gestion-calidad.com

Energía Geotérmica

Es la energía que se obtiene utilizando el calor interno de la Tierra en forma de vapor y agua caliente. Tiene diferentes usos dependiendo de la temperatura a la que se pueda aprovechar esta fuente, desde sistemas de calefacción y climatización si es entre 20 y 70ºC hasta producción de energía eléctrica en altas temperaturas.

Ventajas
  • Niveles bajos de emisiones de carbono
  • No es una fuente ilimitada pero los recursos son mayores que todos los fósiles y uranio combinados
  • Las plantas geotérmicas tienen un funcionamiento constante a diferencia de la energía eólica y solar
Inconvenientes
  • Posible contaminación de aguas por sólidos disueltos 
  • Posibles emisiones de ácido sulfúrico, arsénico y otros minerales
  • Dificultad de transporte

Sistemas geotérmicos. Fuente: wip.es



Energía Oceánica

La energía oceánica o marina se refiere a diferentes tipos de obtención de energía procedentes del mar. Se emplean para producir energía eléctrica. Algunos tipos empleados son;

Energía Mareomotriz Utiliza el desnivel que alcanza el agua entre pleamar y bajamar para producir electricidad.

Energía Undimotriz En este caso se obtiene la electricidad a partir de la energía mecánica que genera el movimiento de las olas.

Energía de las Corrientes Aprovechamiento de la energía cinética contenida en las corrientes marinas.

Energía Maremotérmica Transforma la energía térmica en energía eléctrica mediante un ciclo termodinámico basado en la diferencia de temperaturas entre la superfície del mar (foco caliente) y el agua de las profundidades (foco frío). 

Turbinas en alta mar. Fuente: darvill.net
En la actual sociedad, tecnificada y masificada, la energía ha pasado de ser importante para ser imprescindible. Prácticamente todas las actividades que realizamos y materiales que consumimos tienen un consumo energético, él cual tiene vinculación con el desarrollo económico de cada país.

Si se analiza el actual mix energético se observa con preocupación que el mayor porcentaje de energía primaria se obtiene de las fuentes primarias no renovables y de mayor impacto medioambiental. Y hemos de asumir que habrá un declive en la actual composición debido a los diferentes picos de producción.

Consumo energético mundial. Fuente: wikipedia.org

El factor clave en el análisis de los recursos energéticos es el de la tasa de retorno energético TRE (en inglés ERoEI Energy Return on Energy Invested) que nos indica la proporción de cantidad de energía obtenida y la cantidad de energía consumida en producirla. La cuota de energía neta o útil que conseguimos de una fuente ha de ser la más alta posible, ya que la sociedad depende de ese excedente energético para poner en funcionamiento sus sistemas de manufactura, distribución y mantenimiento. Si el beneficio de energía neta disponible para la sociedad disminuye, una mayor parte de recursos deberán ser empleados para obtener energía, lo que incrementa su coste. Todas las fuentes de energía, renovables y no renovables, se basan en el principio de energía neta. En el momento que la energía útil que obtengamos sea igual o inferior a la que empleamos en su producción implica que muchas de las reservas contabilizadas no puedan finalmente ser explotadas.

El cálculo de la tasa de retorno energético tiene una gran complejidad debido a la dificultad de poder establecer un criterio unificado para todas las fuentes energéticas. La TRE de algunas fuentes como la solar y la eólica pueden tener variaciones en función de la localización, así como los avances en eficiencia energética de la tecnología aplicada también afectan a los resultados de energía neta. No obstante, grandes estudiosos del tema entre los que destaca el profesor Charles Hall de la Universidad de Syracusa (EEUU), valoran las diferentes incertidumbres para poder ofrecer una estimación aproximada de cada fuente y poder disponer de una magnitud equivalente que nos permita compararlas. Según el cálculo de diferentes autores especializados, la TRE mínima estimada para mantener una sociedad industrial moderna está entre 5:1 y 10:1, es decir, obtener entre 5 y 10 veces la energía invertida.


TRE para los sistemas de energía.  (Fuente:. Charles Hall, et al)
Tasa retorno energético. Fuente:Charles Hall

La transición hacia un nuevo modelo energético es inevitable y necesaria. La alternativa ha de pasar por un creciente desarrollo de energías alternativas renovables y respetuosas con los ecosistemas. Éstas serán la base del suministro futuro de energía, pero se ha de tener en cuenta factores limitantes y en algunos casos tasas de retorno energéticos bajos.

Las energías renovables representan aproximadamente un 17% del consumo energético mundial y  mayoritariamente se utilizan para la generación de energía eléctrica, que solo representa un 37% de la energía primaria a la entrada y después de las pérdidas derivadas de la transformación aporta un 11% de energía consumida. Queda por analizar la resolución de actividades como el transporte aéreo, marítimo, camiones, maquinaria agrícola, fundiciones, industria petroquímica, que se nutren de combustibles fósiles.

El problema principal es como seguir suministrando a la sociedad los flujos de energía que requiere un sistema necesitado de crecimiento constante para su normal funcionamiento. Un estudio reciente realizado por investigadores del CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) basado en un mix renovable global con tecnologías acreditadas, como sería una combinación de energía solar de concentración, solar fotovoltaica, eólica, hidráulica, e incluso apoyada por energía undimotriz, y materiales comunes consumiendo un 60% de las reservas de cobre, podría aportar el 25% del actual consumo mundial.

Todos los datos y análisis expuestos por diferentes expertos, indican que el mundo se enfrenta a un futuro próximo de menor energía disponible. La actual economía basada en crecimiento, globalizada y endeudada, es insostenible, por lo que cualquier esfuerzo será en vano si antes no se modifica este paradigma.

La conservación de la energía se basará en restricciones, eficiencia, reciclaje y un reparto justo. Relocalización de procesos industriales, actividad económica y necesidades básicas para compensar una previsible disminución del comercio mundial. Potenciar la vivienda ecoeficiente, sistemas públicos de transporte, cualquier medida que permita el ahorro serán necesarias.

Pero si algo nos ha demostrado la Historia, es la capacidad del hombre por adaptarse a nuevas circunstancias. Y quién sabe si finalmente el final del túnel se asemeja a un final estilo Hollywood.

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