El hombre en la búsqueda de nuevas fuentes de energía

Como parte de la economía mundial, cualquier país puede prosperar cuando se descubren fuentes de energía en otros países. El hallazgo de nuevos campos de petróleo o vetas de carbón vegetal, tienen el efecto de disminuir los precios e incrementar la relación de energía neta de la energía extranjera importada. Sin embargo, el carbón vegetal no puede tener valores netos de energía próximos a 1 cuando es transportado a grandes distancias.

Algunas propuestas de fuentes energéticas, discutidas con grandes esperanzas y subsidiadas por el gobierno, parecen no rendir energía neta. Una de estas, el petróleo de pizarra, fue pensado para tener el potencial de rendir grandes cantidades de petróleo. El petróleo está contenido en las rocas pizarra, y se intentaron muchas técnicas de extracción de este petróleo, pero todas utilizaron más energía en el proceso de la que rindieron.

Cuando un tipo de combustible, como la gasolina, el cual es de suministro reducido, puede ser producido a partir de otro, como carbón vegetal; pero cerca de la mitad de la energía se utiliza en el proceso de conversión. Si es posible, es menos caro y definitivamente más económico usar carbón vegetal en otra parte del sistema económico y comprar la gasolina.

Se sostienen muchas discusiones sobre la economía del hidrógeno. Este es otro ejemplo de conversión de un tipo de energía en otro con una gran pérdida de energía. La electricidad a partir de plantas de energía nuclear puede convertirse en gas hidrógeno, el cual es versátil y puede ser utilizado directamente para transporte. El hidrógeno, como gas natural, se transporta fácilmente pero es extremadamente explosivo. Como se utiliza mucha energía en su formación, es una fuente de alta calidad. La época de pequeña expansión económica, puede no demandar un gas de muy alta calidad que el gas natural no pueda abastecer.

Energía Solar

Se ha sugerido que la economía podría ser operada con luz solar. A pesar de que la cantidad de joules de luz solar, que llega diariamente al país, es bastante grande, la energía solar es muy diluida (baja calidad). Procesos naturales en la biosfera concentran energía solar en energías de alta calidad a costos considerables. Por ejemplo, para obtener combustible como la madera, la luz solar debe ser capturada por las hojas, transformada muchas veces, convertida y acumulada en la planta como madera (celulosa).

El carbón vegetal es una energía solar concentrada; sus costos de concentración se pagaron a lo largo del tiempo, es así que los únicos costos actuales asociados con su uso son extracción y transporte. Por tanto, la proporción neta de energía es alta. Por otro lado, para que la luz solar sustente la economía debe ser concentrada y mucha de su energía es usada en el proceso. Los valores netos de energía son bajos. La energía solar ayuda a la economía de muchos países y les es esencial para mantener producción vegetal, calentadores y ventiladores, evaporadores de agua y dirigir el ciclo hidrológico. Pero la capacidad de operar directamente la economía con tecnología solar es muy limitada.

El uso de fuentes como calentadores solares de agua que no rinden energía neta pero proporcionan energía y ayudan a economizar otros tipos de energía más valiosos, se dice que son medidas de conservación de energía. Si se pretende economizar energía, dependerá de tener en manos el capital para pagar el alto costo de equipamiento, y se economizará más dinero que con cualquier otra inversión de su capital.

Las células fotovoltaicas generan electricidad a partir de luz solar. Los cloroplastos verdes en plantas son células fotovoltaicas que inician el proceso de fotosíntesis generando inicialmente electricidad en el sistema bioquímico. Gran parte del medio ambiente del mundo está cubierto por células fotovoltaicas verdes.

Se están realizando varias investigaciones para aprovechar el proceso fotovoltaico usando células metálicas de silicona, que tienen casi la misma eficiencia y salida de poder que las células de vegetales verdes.

Energía a través de biomasa

La energía neta de producción de biomasa, depende de la intensidad con que es administrada. La energía neta disminuye cuando aumenta la intensidad de manipulación. Subproductos madereros, residuos de la agricultura e inclusive maíz y caña de azúcar son consideradas “cosechas energéticas”. Residuos madereros y agrícolas, como los tallos del maíz, pueden ser quemados para generar electricidad. Maíz, caña de azúcar y cualquier otro material orgánico pueden ser procesados para producir metanol y etanol, utilizados como combustible de automóviles. Después de añadir los requerimientos extra de bienes, servicios, equipamiento, combustible y electricidad para este proceso, la relación de energía neta es menor que 1; esto significa que pueden producirse combustibles a partir de la producción agrícola y forestal, pero el proceso tendrá que ser subsidiado por el resto de la economía.

Actualmente se puede obtener más combustible por unidad de energía, a partir de carbón vegetal, gas natural y petróleo. En el futuro, cuando estas fuentes se agoten, los combustibles de productos orgánicos quizás sean la única solución. Sin embargo, existirá una fuerte demanda competitiva por la misma tierra para producir alimentos, vestuario, residencias y combustible doméstico.

Turba (hulla)

Reservas substanciales de turba se encuentran en muchas áreas del mundo. La turba es la descomposición parcial de materia vegetal en pantanos y fango.

Su energía es de concentración intermedia entre las plantas verdes y la madera. Para rendir energía neta, debe secarse naturalmente con vientos áridos y energía solar. Algo de la energía obtenida debe retornar al medio para restaurar la tierra antes de minar la turba. Además, muchos depósitos son tierras encharcadasque actualmente proporcionan productos especiales y servicios de otras formas.

Viento

El viento es otra fuente de energía renovable que ha sido utilizada para varios propósitos en algunas partes del mundo. Con un viento fuerte y constante, los molinos de viento pueden moler granos, bombear agua y generar electricidad. En áreas con vientos menores a 15 km./hora (7 mph), existe un bajo rendimiento neto de eMergía. Se pueden utilizar pequeños molinos para bombear agua (para ser almacenada) o para irrigación de algunas áreas. Los molinos simples pueden rendir eMergía neta si se construyen a partir de materiales de baja energía. Los barcos veleros rinden eMergía neta si se utilizan enormes áreas de vela y materiales de baja eMergía.

Energía Nuclear

Las plantas de energía nuclear, convierten combustibles de fisión nuclear (uranio enriquecido) en calor concentrado y después en electricidad. La relación de eMergía neta de estas plantas nucleares es aproximadamente 2,7 para 1, que es casi el mismo que el valor líquido de energía usado para producir electricidad a partir de carbón vegetal (Figura 27.3b). No obstante, la relación de eMergía neta de fisión nuclear no cubre la larga lista de costes para almacenamiento de residuos, de contaminación y accidentes (Figura 27.3a). Cuando esto se incluye, el rendimiento neto es menor que el obtenido a partir de biomasa.

Así como que existe un límite para la cantidad de electricidad necesaria para la economía, existe un límite para la demanda de plantas de energía nuclear, aún cuando no se consideran los riesgos y peligros.

Muchos proyectistas asumen el aumento de la energía disponible. Ellos esperan que la fusión nuclear y los reactores breeder abastezcan energía en abundancia. Sin embargo, la fusión tiene una temperatura de 50 millones de grados y puede requerir mucha energía para control y enfriamiento.

Comparación de electricidad a partir del sistema de poder nuclear (arriba)
con electricidad a partir del sistema de poder de carbón vegetal (abajo).
Los números están en unidades de energía.

En los reactores breeder, el procesamiento de uranio produce plutonio como subproducto. Como el plutonio es un combustible nuclear, su producción promueve el consumo de uranio original, pero es extremadamente peligroso: es tóxico y causador de cáncer en los huesos. El plutonio es fácilmente transformado en bombas atómicas, y puede haber una proliferación de usuarios potenciales, por ejemplo, grupos guerrilleros, países en guerra, etc. El gran coste del proceso  de desechos radiactivos del reactor breeder, así como la seguridad en la utilización de plutonio, hacen que el rendimiento de eMergía neta del reactor breeder sea cuestionable. La política pública en Francia está desarrollando un sistema breeder, se tendrá que esperar los resultados prácticos y los costes para determinar el valor líquido de eMergía, y saber si es competitivo. Los Estados Unidos detuvieron su programa breeder y después lo reasumieron. No obstante, pocos ven el breeder como una importante fuente de energía en un futuro próximo.

Algunas de las características más sobresalientes del sector energético son las siguientes:

1. Los hidrocarburos importados constituyen el principal componente del consumo energético total. Durante 1985 el 65% de la oferta estaba compuesta por fuentes importadas. El 34% es suministrado por fuentes locales: bagazo hidroelectricidad, leña y carbón vegetal. La leña tiene todavía un papel muy importante y constituye un 52% de las fuentes locales.
2. El equipamiento existente para generar energía eléctrica al año 1985 era de 857.8 MW del cual 64% corresponde a centrales hidráulicas y 36% a las plantas térmicas. Para ese mismo año la generación total fue de 2 420 Gwh en un 80% proveniente de plantas hidráulicas y 20% de las plantas térmicas.
3. La red del sistema eléctrico integrado constaba en 1985 de 6 185 km de línea, de los cuales 827 corresponden a transmisión o red primaria y 5 358 a distribución. Esta red permitía suministrar electricidad al 56% de la población total y al 24% de la población rural.
4. La refinería Panamá, instalada en 1962, tiene capacidad para procesar 80 000 barriles diarios de crudo, cantidad superior a las necesidades de 1986, y posee una estructura de producción que provoca la creación de excedentes de derivados pesados y faltantes de derivados livianos.
5. Durante la última década 1974-1984 el consumo energético por sector y por fuente no se ha modificado significativamente aunque muestra algunas variaciones. El coeficiente de autoabastecimiento energético se incrementó de un 25% a un 41% entre 1975 y 1980 debido al mayor aprovechamiento de los recursos hidráulicos para generación.
6. El recurso leña es fundamental en el área rural; en el año 1980 el 36% de la población dependió en algún grado de ese combustible para la cocción de alimentos.

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