INVESTIGACIÓN Y PROGRESO EN EL ÁREA DE LAS ENERGÍAS 1. INTRODUCCIÓN Antes de investigar en profundidad sobre las fuentes de energía actuales, sus perspectivas de futuro, desarrollo e investigación, conviene hacer un recorrido histórico para saber como ha ido evolucionando el uso de las distintas formas de energías desde su origen hasta la situación actual. 1.1 EVOLUCIÓN HISTÓRICA El hombre desde el origen mismo de la vida ha ido evolucionando en lo que es la utilización de las distintas formas de energía. Tanto los primeros organismos autótrofos como los posteriores seres heterótrofos, necesitaban energía para su desarrollo. Los primeros la obtenían a partir de las sustancias inorgánicas y de la radiación solar, mientras que los segundos necesitaban además, la materia orgánica procedente de otros seres vivos. Pero bien, las actividades realizadas por un ser vivos no solo son la nutrición y desarrollo, sino que desde el origen mismo del hombre, éstas pueden ser tan variadas y distintas como: -Calentarse -Asustar a las bestias -Fabricar armas -Desplazarse a largas distancias -Encender la luz -Poner la lavadora -Ver la televisión -Escuchar la radio -Conectar el ordenador, el dvd, etc 1
Pues bien, para realizar las tres primeras actividades, que eran sobre todo las que realizaba el hombre primitivo, solamente necesitaban un tipo de energía: la energía calorífica. Este tipo de energía la proporcionaba fundamentalmente el fuego procedente de la combustión de la madera, por lo que, este tipo de energía (la energía calorífica), puede ser considerada como la primera y más primitiva energía utilizada por el hombre. No obstante, conviene recordar que el número de actividades y tareas diarias realizadas por el hombre ha ido aumentando considerablemente con el paso de los tiempos, así el hombre rápidamente pasaría a necesitar realizar otras tareas como podría ser desplazarse a grandes distancias. Para ello resultaría imprescindible la transformación de la energía procedente de la combustión de los materiales en energía mecánica. Pues bien, eso no sería posible hasta el siglo XVIII, gracias a la máquina de vapor. Con el desarrollo de la máquina de vapor se hizo posible el desplazamiento del hombre a grandes distancias sin hacer uso de su esfuerzo físico, así como el transporte de mercancías de un sitio a otro. Pero bien, se necesitaba de una materia prima que nos proporcionara dicha combustión: el carbón. Durante mucho tiempo el carbón fue la principal fuente de energía utilizada por el hombre, lo cual sin duda alguna facilitó el progreso y desarrollo de la sociedad a partir del siglo XVIII, con el desarrollo de importantes sectores como: -El político -El social -Transportes -Industria, etc... Posteriormente, en 1859 Edwin Drake perforó el primer pozo de petróleo en Pensilvania, lo sin lugar a duda marcaría el inicio de la era del petróleo que iría desplazando paulatinamente el uso del carbón como recurso energético de primer nivel. Pues bien, si bien el hombre ya sabía de la existencia del petróleo desde tiempos muy remotos, no sería hasta el siglo XIX, cuando el hombre se daría cuenta de las múltiples y variadas aplicaciones que podría tener el uso del petróleo, cuando intentando buscar un mejor combustible para las lámparas observó que podría utilizar el petróleo para ello. Además pronto se darían cuenta de los múltiples productos que podrían obtener a partir de su destilado, lo cual sin duda alguna impulsaría el desarrollo del petróleo. Así, el petróleo empezaría a utilizarse y a desplazar el uso del carbón en actividades como: -Transporte -Fabricación de materiales -Síntesis de plásticos 2
-Asfaltos -Calefacción -Producción de electricidad, etc A partir de 1930 comenzarían a explotarse los primeros yacimientos de gas natural, de forma completamente independientemente de los petrolíferos. Hasta entonces el petróleo era considerado el único objeto de interés, y el gas natural que le acompañaba era quemado o reinyectado en los pozos para mantener la presión de extracción del petróleo. No obstante, el gran auge en la historia del gas natural podemos decir que no llega, prácticamente, hasta 1960. Entonces los grandes descubrimientos y la explotación de importantes yacimientos en diversas partes del mundo, especialmente en Europa y Rusia, así como en el norte de África, dan progresivamente una auténtica dimensión mundial a la industria del gas. Ya en el siglo XX, gracias a los avances producidos en el terreno de la física cuántica y la física relativista tuvo lugar por fin uno de los objetivos más importantes marcados por los científicos de esa época: la ruptura de elementos en otros más ligeros, es decir, la fisión nuclear. La fisión nuclear fue descubierta en 1938 por los investigadores alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann gracias al trabajo desarrollado por el propio Hahn junto a Lise Meitner años anteriores. Consiste básicamente en bombardear un núcleo pesado con proyectiles, generalmente neutrones. Estos proyectiles son absorbidos por dicho núcleo que evolucionará hacia un estado inestable. El núcleo inestable se partirá en dos o más pedazos, originando como productos elementos que generalmente son altamente radiactivos con un periodo de vida media bastante considerable y que es justamente ahí donde radica la verdadera problemática de la fisión nuclear. La carrera nuclear había comenzado, rápidamente empezaron a estudiar e investigar las múltiples aplicaciones que podría tener este nuevo recurso energético, y así ya a finales del 1950 se empezaría a usar para la generación de energía eléctrica gracias a la construcción de múltiples centrales nucleares. Pero como ya apuntemos anteriormente, el gran peligro de los materiales utilizados y los residuos generados, altamente radiactivos, ayudado sin lugar a duda por algunos de los peores desastres de la humanidad, como el de Chernobyl, dotarían a este tipo de energía de una gran impopularidad que frenaría, sin duda alguna, en la mayoría de los países el desarrollo de la misma, tendencia que continua ya hasta nuestros días. Así, poco a poco, se impulsaría el desarrollo e investigación de nuevas formas de energía más limpias y respetuosas con el medioambiente. Este tipo de energía corresponde fundamentalmente a las energías alternativas o renovables con las que pasaremos al apartado siguiente. 2. NUEVOS RECURSOS ENERGÉTICOS 2.1 ENERGÍA SOLAR FOTOVOLTAICA Aunque la utilización de la energía solar, como fuente energética se remonta casi al origen del hombre, no sería hasta el siglo XX, cuando ésta se empezó a utilizar para generar electricidad, gracias sin duda alguna a la aparición de la energía solar 3
fotovoltaica que se basa exclusivamente en la captación de energía solar para transformarla en energía eléctrica por medio de módulos fotovoltaicos. Estas células fotovoltaicas están formadas por materiales de silicio semiconductoras dopadas mediante la introducción de impurezas. Las células se montan en serie sobre paneles o módulos solares para conseguir un voltaje adecuado a las aplicaciones eléctricas; los paneles captan la energía solar transformándola directamente en eléctrica en forma de corriente continua, que se almacena en acumuladores, para que pueda ser utilizada fuera de las horas de luz. Los módulos fotovoltaicos admiten tanto radiación directa como difusa, pudiendo generar energía eléctrica incluso en días nublados. Las aplicaciones de este nuevo recurso energético son tantas como puede tener la electricidad, por ejemplo: -Electrificación de viviendas rurales -Suministro de agua a poblaciones -Bombeo de agua / riegos -Naves ganaderas -Pastores eléctricos -Telecomunicaciones: repetidores de señal, telefonía móvil y rural -Tratamiento de aguas: desalinización, cloración -Señalizaciones (marítima, ferroviaria, terrestre y aérea) y alumbrado público -Conexión a la red -Protección catódica -Sistemas de telecontrol vía satélite, detección de incendios, etc Además este nuevo recurso energético goza de innumerables ventajas frente al consumo de combustibles fósiles como podrían ser: -No contamina: No produce emisiones de CO2 ni de otros gases contaminantes a la atmósfera -No consume combustibles -No genera residuos -No produce ruidos -Es inagotable -Su instalación es simple 4
-Requiere poco mantenimiento -Tienen una vida larga (los paneles solares duran aproximadamente 30 años) -Resiste condiciones climáticas extremas: granizo, viento, temperatura, humedad -No existe una dependencia de los países productores de combustibles -Se utiliza en lugar de bajo consumo y en casas ubicadas en parajes rurales donde no llega la red eléctrica general -Tolera aumentar la potencia mediante la incorporación de nuevos módulos fotovoltaicos 2.2 ENERGÍA GEOTÉRMICA La energía geotérmica es aquella que procede del aprovechamiento del calor interno de la tierra. Una de las formas más habituales de aprovechamiento de la energía interna de la tierra la constituyen los depósitos de aguas termales. Estos recursos naturales se emplean sobre todo para originar corriente eléctrica. Para ello se perfora el lugar donde se ha localizado el depósito hasta llegar al mismo. El agua caliente o vapor pueden fluir naturalmente o por bombeo, en cuyo caso, será necesario establecer un estudio previo para determinar si el yacimiento será económicamente rentable. Este vapor de agua generado se empleará para mover las hélices de una turbina, y así generar corriente eléctrica. El agua caliente utilizada se vuelve a reinyectar al acuífero, por lo que las ventajas de este nuevo recurso energético son muchas entre las que podemos destacar: -No se agota el agua del yacimiento, ya que ésta se vuelve a reinyectar -Es una fuente energética que garantizaría la independencia energética de un país -Produce pocos residuos y ocasiona poco impacto ambiental -Produce pocos ruidos externos -Los recursos geotérmicos son mayores que los recursos fósiles, etc 2.3 ENERGÍA NUCLEAR DE FUSIÓN La energía nuclear de fusión es aquella que procede de la unión o fusión de núcleos ligeros para dar otros más pesados. En este proceso, parte de la materia presente se transforma en energía en virtud de la famosa ecuación de Einstein (E=MC2). Dado el elevado valor de la constante C (velocidad de la luz), a partir de pequeñas cantidades de materia se pueden obtener cantidades grandísimas de energía, sería sin duda alguna, la fuente energética que más energía me aportaría por masa combustible empleada; y digo aportaría porque este tipo de recurso energético todavía 5
no ha sido desarrollada completamente, ya que todavía se está en fase de desarrollo e investigación. Actualmente las experiencias realizadas para desarrollar este tipo de energía requieren un desembolso económico superior al obtenido, lo cual hace que este tipo de energía sea, hoy por hoy, inviable desde el punto de vista económico, es decir, la energía necesaria para crear esas condiciones tan extremas de fusión (altísimas temperaturas y presiones) supera la obtenida en el proceso de fusión. Se ha conseguido la fusión de núcleos ligeros de hidrógeno, para originar otros más pesados, pero como ya dijimos anteriormente, desafortunadamente las condiciones necesarias para que ello se produzca hacen que el proceso sea todavía inviable, solamente el sol reúne las condiciones necesarias de presión y temperatura para que esto se produzca. No obstante, los estudios para el desarrollo de este tipo de energía siguen adelante gracias a fuertes inversiones económicas por parte de muchos países. Solamente imaginar, la gran importancia que tendría a nivel mundial, el desarrollo de un tipo de energía que utilizara como combustible el hidrógeno procedente de la omnipresente agua. 6