En los últimos veinticinco años el debate entorno a las energías renovables se ha abordado de forma exhaustiva y desde diferentes enfoques. Se ha hecho sobretodo hincapié en la necesidad imperiosa de la transición energética de los combustibles fósiles a las fuentes renovables, no sólo desde un punto de vista ambiental, sino también desde la perspectiva del abastecimiento y la escasez futura de los tres gigantes fósiles: el gas, el petróleo y el carbón. En los últimos treinta años hemos casi triplicado la dependencia de uranio, teniendo en cuenta que éste sólo significa el 6,68% del total de reservas fósiles. Lo mismo sucede con el gas natural y el carbón, los cuales suponen el 19,12% y el 51,24% de las reservas no renovables y, aún así, hemos duplicado nuestra dependencia de ellos. Ante estos datos, y sabiendo que en este mismo periodo de tiempo el consumo de no renovables ha crecido un 71%, se prevee que hacia el 2060 no quedarán fuentes fósiles aprovechables. Sin duda alguna no estamos listos para dicha transición; el tiempo apremia y es mucho el trabajo. Sin embargo se están llevando a cabo múltiples proyectos e investigaciones, muchos de ellos experimentales, para conseguir modos alternativos de obtener energía limpia y abundante. En este artículo se tratará de sintetizar el estado actual del mercado energético incluyendo el peso de las renovables, poner sobre la mesa unas previsiones de futuro contrastadas y dedicar también un apartado a estos interesantes proyectos, algunos aún en desarrollo, como la fusión nuclear, los biorreactores o la producción de hidrógeno a través de algas.

LA DISTRIBUCIÓN DE LAS FUENTES ENERGÉTICAS A ESCALA INTERNACIONAL Y LA FUTURA TRANSICIÓN ENERGÉTICA

Los da1tos de los últimos cinco años hablan por si solos del volumen de combustibles fósiles que aún siguen conformando el grueso del sistema energético mundial. Para tener una visión más global se compararán las producciones de los principales 32productores de dichas fuentes energéticas con su propia producción de renovables.

Cómo puede comprobarse en los gráficos, y tomando como referencia los EUA, la producción de recursos fósiles en toneladas y TOE (del inglés Tonne of Oil Equivalent) es muy superior al total de renovables. Este hecho nos augura, entre otras muchas previsiones, que sin una transición energética gradual y responsable hacia fuentes renovables, con una vida y capacidad de recuperación mucho mayores, se producirá un colapso a nivel global cuando los combustibles fósiles no puedan ser obtenidos sin enormes costes.  Por este motivo, desde las distintas cumbres mundiales sobre el cambio climático y numerosos organismos  científicos y ONG, se aboga por empezar a planificar dicha transición cuánto antes, tal y como  declaró el exministro de Medio Ambiente del Reino Unido, Michael Meader, en el Financial Times: «A falta de una forma de conciencia general y de decisiones planetarias inmediatas y radicales en materia de energía, la civilización afrontará la perturbación más aguda y, sin duda, la más violenta de la historia reciente».

Con todo, en 4los países de la EU-27 (Unión Europea aún sin Croacia) las estadísticas sobre consumo interior bruto por fuente energética, de 1999 a 2009 (EUROSTAT5), apuntan a un descenso de un 0,65%. Si procedemos a su desglose, observamos que los datos son aún más favorables, aunque insuficientes: los consumo6s de petróleo, energía nuclear y  carbón descienden un 7%, un 5% y un 14% respectivamente. En contraposición, las energías renovables suben un 65% llegando a superar las 200 Mtoe en 2014. De especial relevancia son los datos que apuntan a crecimientos negativos de las fuentes fósiles; esta «rotura» de la tendencia normal de crecimiento es un buen augurio y un símbolo inequívoco del trabajo y esfuerzo que se está llevando a cabo en diferentes regiones de la UE. Aunque cabe dudar si, a este ritmo de regresión de las fuentes fósiles, se va a lograr reducir a tiempo el impacto de esta repentina transición, que llegará sin duda en un horizonte temporal medio.

LAS «NUEVAS CARAS» DE LA INNOVACIÓN EN LAS RENOVABLES

 El ser humano siempre se ha caracterizado por su capacidad de adaptación a cualquier medio o circunstancia. Dicha adaptación es la que vemos reflejada en el ambicioso proyecto de la UAQ (Universidad Autónoma de Querétaro) para el estado de Querétaro, no precisamente famoso por su viento,  consistente en aprovechar los desniveles topográficos bruscos que favorecen las corrientes para generar energía eólica. Al Dr. Juan Carlos Jáuregui, responsable del proyecto, y a sus integrantes, se les planteó la cuestión de generar energía eólica en un lugar sin viento. Ésta fue la motivación que les condujo a la idea final de aprovechar las características topográficas de la zona. Su primer uso era el de abastecer buena parte de las dependencias del rectorado del campus universitario y el segundo, derivar otra parte de esta energía hacia una planta avanzada de electrólisis, con el fin de almacenar esta electricidad en forma de hidrógeno. El proyecto fue largo y tedioso, duró dos años y participó otro ingeniero, encargado de la fabricación y selección de los materiales para las aspas, y tres estudiantes de la misma universidad. El diseño y fabricación de dichas aspas se hizo pieza a pieza y se emplearon dos meses por cada una de ellas, formadas por una mezcla de resina de poliéster, fibra de vidrio, colchoneta y petatillo. Este proyecto tiene una importancia crucial en la integración de la energía eólica en zonas hasta ahora descartadas por sus características meteorológicas, hecho que hace de este trabajo una referencia para la recalibración del potencial de la energía eólica.

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Foto: Ntmx

 

Otras vías de producción energética, algunas aún en fase experimental,  pertenecen a un grupo distinto al de las renovables, ya que en algunos casos precisan de un combustible de previa obtención para su funcionamiento.

Ya desde mediados del siglo XX, se ha investigado en la producción con algas de hidrógeno y hidrocarburos en biorreactores, pero ha sido recientemente cuando se han hecho los mayores avances dirigidos a su producción masiva. Centrándonos en el hidrógeno, hoy en día existen cuatro bioprocesos metabólicos para conseguirlo y hacerlo aprovechable: la biofotólisis del agua (sólo la indirecta), la fotofermentación, la reacción biológica water-shift y la fermentación oscura. El modo de trabajo de estos procesos, en términos generales, consiste en la división de las moléculas de agua, ya sea por excitación de los electrones o mediante la misma fotosíntesis del alga, con la intención de obtener el hidrógeno resultante. Con la ayuda de catalizadores tales como las micropartículas de platino se consiguen eficiencias mayores y cantidades significativas de gas. A estas alturas nos podemos preguntar por el papel del hidrógeno como fuente de energía, o mejor dicho, como vector energético; y es que el hidrógeno es uno de los gases con más y mejores salidas para el aprovechamiento en el sector energético. Su combustión, debido a su alta densidad energética por unidad de masa (39.300 Wh/Kg), permite liberar grandes cantidades de energía. También puede usarse en las pilas de combustible tipo PEM-FC (proton exchange membrane fuel cell) para producir electricidad con procesos electroquímicos y también en el famoso proceso, en fase experimental avanzada, de la fusión nuclear, que permitiría gracias a la fusión de núcleos más ligeros de isótopos del hidrógeno (tritio y deuterio) liberar cantidades de energía equivalentes a una estrella a escala reducida. 7La aleatoriedad de las reacciones de fusión y su dificultad de confinamiento hacen este proceso sumamente complejo, incluso en laboratorios. El problema radica en distintos factores; en primer lugar debe lograrse una elevada temperatura (del orden de millones de grados Celsius) para separar los electrones del núcleo y romper después las fuerzas electrostáticas entre los átomos para poder acercarlos. Como es de imaginar, para que dos núcleos se fusionen en estas condiciones, se requiere que este gas de isótopos en estado de plasma esté a una alta densidad, haciendo aún más difícil su confinamiento y control. Los modos actuales de confinamiento más desarrollados son el FCI (Confinamiento inercial) y el FCM (Confinamiento magnético). En el primero, un haz de láser es usado contra el combustible (tritio y deuterio) para aumentar drásticamente su densidad de forma que sea casi imposible que sus partículas no choquen entre si creando reacciones de fusión nuclear. El otro método, y usado actualmente en el proyecto ITER, consiste en usar un reactor tipo Tokamak, de diseño ruso, que atrapa las partículas de plasma cargadas eléctricamente en un espacio reducido gracias a un campo magnético, de este modo se consiguen de nuevo reacciones de fusión.

Con estos datos sobre la mesa puede parecer que se han superado las barreras para controlar y ejecutar la fusión nuclear con garantías, pero sin embargo ésto no es así. Queda aún un largo camino en los ámbitos de la ingeniería de materiales y la física para que estos métodos puedan tener la efectividad requerida, sin este componente de aleatoriedad que siempre acecha al desarrollo de la ciencia. Aún así, ningún esfuerzo ha de ser escatimado en este campo, pues el resultado final lo merecerá si algún día somos capaces de verlo.

Autor: Marçal Ferran Aymamí