La energía es un bien básico para la
humanidad. En la actualidad no es posible imaginar un futuro en el que
no crezcan las necesidades energéticas de la especie humana: el
incremento de la población exige una mayor disponibilidad de energía.
Sin embargo, mientras en los países ricos se derrocha y se presta escasa
importancia a su valor, gran parte de la población de los países pobres
carece del combustible necesario para calentarse o para preparar
alimentos en condiciones de mera subsistencia. El suministro energético
es, por tanto, un problema de gran calado al que habrá que hacer frente
desde ahora y pensando en el futuro.
Considerando la naturaleza de los
recursos empleados en la actualidad por los países más ricos, resulta
que el 90,7% de la energía producida proviene de los combustibles
fósiles (carbón, petróleo o gas natural) o de centrales nucleares. Las
materias primas que alimentan estas energías han tardado en formarse
millones de años, pero el hombre las ha extraído a mayor velocidad de la
que se necesita para su reposición. Por ello, sus reservas se están
agotando y reciben el nombre de energías no renovables.
Además, la combustión de las de origen fósil es altamente contaminante y
contribuye a generar el tan temido efecto invernadero, con lo que ello
supone para el cambio climático global, mientras que el almacenamiento
de los residuos nucleares constituye aún un serio problema al que no
somos capaces de encontrar una solución adecuada y satisfactoria para
todos.
Sin embargo, utilizar la energía que
recibimos del Sol no implica que el Sol se vaya acabando, ni utilizar la
energía del viento provoca que cada año haya menos viento en la Tierra.
Se llaman energías renovables aquellas que no se
agotan con su uso, ya que se aprovechan fuerzas de la naturaleza. A este
tipo de energías se las ha denominado también “energías dulces” porque su producción no poluciona el ambiente. También se llaman “energías alternativas”
porque tienden a sustituir a las no renovables. Estas energías, que
producen también residuos en la fabricación de los dispositivos
necesarios para obtenerla y en el proceso de transformación y consumo,
aunque sean de diferente naturaleza, están llamadas a experimentar un
claro crecimiento desde el 9,3% actual, pero lamentablemente hay que
reconocer que, de momento, es imposible que puedan sustituir por
completo al resto de las fuentes de energía.
Por todo ello, cabe presentar una
situación en la que a los países ricos no les queda otro camino que
diversificar las fuentes de energía disponibles y, sobre todo, seguir
investigando e invirtiendo en nuevas tecnologías energéticas que puedan
sustituir a corto y medio plazo a las actuales, entre ellas, por
supuesto, las energías renovables.
Las principales fuentes de energía renovable son la energía hidráulica, la energía solar, la energía eólica y la energía de la materia orgánica o biomasa.
La energía hidráulica
El agua de lluvia y la nieve hacen posible
la existencia de ríos. El hombre los ha aprovechado desde muy antiguo
para mover máquinas (por ejemplo, los molinos que funcionaban de este
modo). También se utiliza la fuerza del agua para mover turbinas
hidráulicas y producir electricidad. Para facilitar este aprovechamiento
se construyen presas que permiten aumentar la potencia, ya que ésta
depende de la altura del salto (energía potencial, Ep= mgh).
En España la energía hidráulica nos
proporciona alrededor del 1,7% de la energía que necesitamos, aunque
varía con los años: los lluviosos disponemos de más energía hidráulica y
los secos menos. Como es lógico, la falta de agua en las centrales
hidroeléctricas puede aumentar el protagonismo de las térmicas y
nucleares.
La energía hidráulica es limpia y tiene
un coste nulo de combustible. Más ventajas: no emite CO2 a la atmósfera
ni da lugar a la formación de óxidos de nitrógeno, por lo que evita el
proceso de calentamiento terrestre, la lluvia ácida y la emisión de
residuos tóxicos. Sin embargo, las grandes centrales que aprovechan este
tipo de energía pueden alterar el paisaje sumergiendo tierras
cultivables, desplazando pueblos enteros, provocando daños a la flora y
fauna, afectando al nivel de las capas freáticas o generando cambios en
el microclima de la región donde se encuentran. Las centrales de tipo
medio (no más de 10 MW de potencia) tienen un impacto menor, pero las
que menos daño causan son las llamadas minicentrales (potencia menor de 5
MW), capaces de aprovechar el agua disponible y proporcionar
electricidad a amplias zonas que carecen de ella.
La energía solar
Cada segundo se producen millones de
reacciones nucleares en el sol. Debido al calor, los átomos chocan y
producen una reacción nuclear llamada fusión. La energía se libera desde
el núcleo de cada átomo y llega a la Tierra como calor y luz en forma
de radiación, que es una mezcla de rayos de distinto tipo. Por ejemplo,
en ella se encuentran los rayos infrarrojos, que nos calientan, y los
ultravioleta, que nos broncean. Cada año la superficie de la Tierra
recibe de la luz solar hasta 1 kilowatio por metro cuadrado, una energía
que viene a ser diez veces la que contienen juntas las reservas
conocidas de carbón, petróleo, gas natural y uranio, y 3.000 veces el
consumo anual de energía en el mundo. En realidad, todas las formas
proceden directa o indirectamente del Sol, menos la nuclear, la
geotérmica y la de las mareas.
El Sol es generoso con España. Gracias a
él poseemos una agricultura y un clima que suponen importantes fuentes
de ingresos. Por un lado, exportamos frutas y hortalizas a otros países
que, por su clima, no pueden producirlas. Por otro lado, el agradable
clima de nuestro país atrae todos los años a millones de turistas que
nos dejan fuertes ingresos en divisas. Del mismo modo, este clima
permite ahorrar mucha energía cada año, ya que necesitamos menos
calefacción y luz eléctrica que en otros países europeos.
Pero aparte de estos usos naturales del
Sol, podemos sacar más partido de esta fuente de energía que no cuesta
nada y no contamina. España presenta unos valores muy atractivos de
insolación que permiten pensar seriamente en su aprovechamiento. En la
mitad sur del país —Andalucía es la Comunidad Autónoma que destaca en la
producción de energía a partir del sol— pueden asegurarse 2.500 horas
de sol al año, que proporcionan una energía de 1.800 kwh por metro
cuadrado y año (unas 5.000 kcal por metro cuadrado y día).
¿Cómo podemos aprovechar esta energía? De tres maneras diferentes:
a) Captando la energía solar sin concentrarla para calentar fluidos (aplicación térmica a baja temperatura).
b) Captándola y concentrándola para producir vapor (aplicación térmica a alta temperatura).
c) Convirtiéndola directamente en energía eléctrica (conversión fotovoltaica).
La captación solar a baja temperatura
emplea una superficie negra (colector) que absorbe la radiación y se
calienta. El colector lleva unos tubos por los que circula un fluido
(generalmente agua) al que se transmite este calor elevando su
temperatura. Este sistema se utiliza para producir agua caliente en
hogares, hospitales, cuarteles, industrias, hoteles, polideportivos,
etc.
La captación solar a alta temperatura
emplea espejos que reflejan los rayos solares concentrándolos en una
superficie muy reducida, con los que el calentamiento de esta superficie
es mucho más intenso (es posible alcanzar temperaturas superiores a
3.000ºC). Sin embargo, exige importantes costos dada la baja densidad de
la energía solar. Este sistema se utiliza para potabilizar el agua del
mar y para producir vapor en centrales eléctricas convencionales dotadas
de una “caldera solar”.
La conversión fotovoltaica, descubierta
por Edmond Becquerel en 1839, consiste en transformar directamente la
radiación solar en energía eléctrica mediante excitación directa de los
electrones. Esta conversión tiene lugar en un material fotosensible, por
lo común de silicio, dispuesto en forma de cristales llamados células fotovoltaicas.
La conversión fotovoltaica se ha empleado para dotar de energía
eléctrica a satélites artificiales y ya se ha extendido su uso en ayudas
a la navegación aérea y en urbanizaciones y viviendas rurales. Sin
embargo, aún tiene el inconveniente de su elevado coste económico, lo
cual constituye uno de los principales obstáculos al desarrollo del
sistema. Entre los problemas centrales a resolver para hacer de la
energía fotovoltaica una alternativa viable a los combustibles fósiles
figuran, además, maximizar la conversión de la radiación solar en
electricidad y minimizar las pérdidas energéticas en las conexiones a
las redes eléctricas. Hay dos formas de rebajar su alto precio: producir
materiales baratos para los sistemas de placa plana y el uso de lentes o
reflectores para concentrar la luz del Sol en áreas menores de célula
solar. Los dispositivos fotovoltaicos que funcionan hoy son sistemas de
placa plana. Algunos giran para seguir al Sol a lo largo del día, por lo
que son más eficaces, pero la mayoría carece de partes móviles. “Cabe
ser optimistas —dice William Hoagland (1),
experto en programas sobre materiales solares, combustibles y
biocombustibles— con respecto al futuro de estos aparatos porque los
rendimientos disponibles comercialmente están muy por debajo de los
límites teóricos y porque las técnicas de fabricación apenas han
iniciado su fase de aplicación.”
La energía eólica
La energía del viento, fruto de la
transformación de la energía solar que llega a la baja atmósfera en
combinación con las irregularidades del relieve de la superficie
terrestre, ha sido empleada por el hombre desde las épocas más remotas
de su historia. Por tratarse de una energía mecánica (depende de la
velocidad del viento), la conversión en trabajo útil se consigue con
relativa facilidad, ya que no es necesario convertirla previamente en
calor. Pero la velocidad del viento es un aspecto esencial. Baste decir
que, con buenas condiciones de viento, unos 8 m/s, una moderna turbina
de viento puede generar 1.300 Mw/h anuales. Pero si el viento fuera sólo
de 6 m/s la generación de energía se reduce a 500 Mw/h. La tecnología
actual, sin embargo, permite recoger energía a partir de 4 m/s.
La elección de los emplazamientos para las
máquinas generadoras también es importante. En estos lugares el viento
debe soplar un número mínimo de horas al año para hacer rentable la
instalación. Ese número es tal que suponga al menos 2.000 horas a plena
capacidad de producción de las máquinas o cantidad equivalente.
En la generación de energía eléctrica
es donde reside tal vez su principal futuro. Aunque el aprovechamiento
de la energía eólica se consigue con cierta facilidad y buenos
rendimientos, existe la dificultad que supone construir hélices del
tamaño descomunal que sería necesario (una turbina de viento moderna
tiene un diámetro de rotor de 35-40 metros).
Las limitaciones más importantes a las
que los investigadores deben hacer frente son la intermitencia del
viento y la mejora de los medios de almacenamiento de la energía. Otras
dificultades para su desarrollo se encuentran en la falta de planes de
ordenación territorial, la reticencia de algunos ayuntamientos a
conceder licencias o la ausencia de puntos de conexión accesibles a la
red eléctrica.
Dentro de Europa, las mejores condiciones
se dan en Irlanda y Escocia. En España comenzó a instalarse en Tarifa
(Cádiz) en 1981, pero el gran estirón de esta fuente renovable de
energía se ha dado en los años noventa, colocando a España en los
puestos privilegiados de esta energía en Europa, tras los pasos de
Dinamarca y Alemania. Se vive una verdadera fiebre eólica,
gracias a las inmensas posibilidades de desarrollo de este tipo de
energía y las inmejorables condiciones de mercado. España es ya uno de
los líderes mundiales del aprovechamiento de esta energía, la que más ha
despegado de todas las renovables porque ha llegado a un nivel de
madurez tecnológica que ya le permite ser competitiva. Sin embargo, es
preciso el apoyo incondicional de la Administración: la potencia
generada en la actualidad aún supone una proporción ínfima de toda la
electricidad generada en España (2,4% del consumo total). Las
previsiones, no obstante, son optimistas. La implantación de multitud de
pequeños parques eólicos con molinos de fabricación nacional puede ser
pronto un hecho y convertir en realidad el uso de este tipo de energía
en buena parte de los hogares españoles.
La materia orgánica o biomasa
La materia orgánica, esto es, residuos
forestales, animales y agrícolas, pasta de papel, cultivos energéticos y
otros residuos como la paja de cereales y los procedentes del
procesamiento de la aceituna, es energía solar almacenada. Durante
millones de años la leña obtenida gracias a la energía que el Sol aporta
a los árboles ha sido la principal fuente de energía del hombre. En
África todavía supone el 60% de la energía consumida. Tras la crisis
energética de principios de los años 70, muchos países han vuelto a
recurrir a ella para utilizarla como combustible. Sin embargo, no
podemos afirmar con absoluta rotundidad que este tipo de energía sea
renovable por cuanto la masa forestal lo es, pero a muy largo plazo.
Esto se puede comprender fácilmente si tenemos en cuenta que el desierto
gana 12 hectáreas de terreno cada minuto, esto es, unos 60.000 km2
anuales (una extensión equivalente a la comunidad de Castilla-La Mancha
se convertiría en arena en algo más de 15 meses).
No obstante, se está investigando con
éxito en la producción de otros combustibles a partir de la materia
orgánica que se alejan de aprovechamientos tradicionales y se basan en
la innovacióon tecnológica. Y es que la biomasa no es sólo leña. Este
término engloba otros recursos como residuos forestales, agrícolas,
ganaderos, biodegradables y subproductos industriales. Por ejemplo, se
ha conseguido obtener grandes cantidades de alcohol a partir de ciertas
plantas, como la caña de azúcar, para mezclarlo con la gasolina y
aumentar así el rendimiento en los motores de los coches, reduciendo con
ello las emisiones del tubo de escape. Pero por sí solo, el etanol
puede ser un combustible eficiente a tener en cuenta como sustituto de
la gasolina. Millones de vehículos se mueven ya utilizando este
producto. En el futuro es posible que gracias a las plantaciones de
biomasa se “cultive” esa energía en las tierras degradadas de las
naciones en desarrollo. En opinión del citado William Hoagland, los
cultivos de energía podrían además propiciar una mejor gestión de las
tierras y mayores beneficios. La dificultad estriba en lograr cosechas
grandes en climas dispares y que, aun teniendo en cuenta los adelantos
técnicos, la fotosíntesis en sí misma es ineficiente y requiere un gran
aporte de agua. Purines de cerdo, orujo de aceituna, huesos de melocotón
o pipas de girasol son otros productos que pueden sustituir a los
contaminantes petróleo y carbón.
También se puede aprovechar la materia
orgánica contenida en los desperdicios urbanos, industriales y
agrícolas. Su aprovechamiento se puede contemplar desde una doble
vertiente:
• Recuperación de materias primas de
interés mediante clasificación selectiva (vidrio, metales, papel, etc.).
Con ello se evita tener que fabricar de nuevo estos productos, con el
consiguiente ahorro de energía.
• Aprovechamiento energético de la
materia orgánica, convirtiéndola en un combustible sólido o gaseoso que
sustituya a otros productos energéticos, en especial, al petróleo. Con
la fracción ligera de estas basuras (papel, cartón, trapos y plásticos)
se puede fabricar un combustible con un poder calorífico de 4.000
calorías por gramo.
Los organizadores de la I Conferencia
Mundial sobre Energía de la Biomasa, celebrada en Sevilla en junio de
2000, estaban convencidos de que, con la tecnología actual, se podría
generar a partir de la biomasa diez veces la energía consumida por el
mundo en un año. En España, sin embargo, la energía de la biomasa sólo
supone el 40% de la energía renovable producida al año, lo que
representa únicamente el 3,8% del consumo total. A pesar de todo, la
biomasa ofrece también aspectos negativos. El uso excesivo de la leña
contribuye a la deforestación y su combustión es contaminante. Además,
extensas tierras fértiles se están destinando a la producción de alcohol
en lugar de alimentos.
Otras energías
Merecen ser destacadas otras formas de energía renovable que se encuentran en estudio y experimentación, como la energía mareomotriz, que aprovecha la fuerza de las mareas, la energía térmica de los mares cálidos, que utiliza la diferencia de temperatura entre la superficie del mar y la de las profundidades, la incineración de residuos sólidos urbanos,
método discutido por diversos sectores pero con un enorme potencial si
tenemos en cuenta que cada español produce un kilo de basura al día, o
la energía geotérmica, que emplea el agua caliente contenida en el interior de la tierra. También se habla del hidrógeno
como carburante del futuro, cuyo único producto residual sería el vapor
de agua, pero cuenta con graves inconvenientes como los elevados costos
de producción y las dificultades de almacenamiento. Las técnicas para
producir hidrógeno están en sus primeras fases de desarrollo, pero a
largo plazo quizá resulten las más eficaces. Al dar la luz solar en un
electrodo se produce una corriente eléctrica que divide el agua en
hidrógeno y oxígeno; a este proceso se le llama “fotoelectrólisis”.
Además de benigno para el medio ambiente, el hidrógeno proporciona una
manera de aliviar el problema de almacenar la energía solar.
Especial atención en materia de energías renovables merecen los avances realizados con los llamados biocombustibles
o combustibles vegetales. Cada vez se ve más cerca la posibilidad de
que plantas como los cardos, los tojos, la caña de azúcar y la patata
sustituyan al carbón y el petróleo para conseguir energía, en este caso
limpia y barata. Los biocombustibles se pueden obtener también a partir
de los excedentes de cultivos agrícolas y se distinguen dos tipos: los bioaceites , que sustituyen o se mezclan con el gasóleo de automoción y proceden de semillas de oleaginosas (girasol, colza, soja), y los bioalcoholes
(bioetanol), que sustituyen o se mezclan con la gasolina y proceden de
cultivos azucareros (caña, remolacha) o de materias ricas en almidón
(cereales, mandioca, patata).
Concretamente los bioaceites son
productos totalmente inocuos, no contaminantes y biodegradables. De su
fabricación no se derivan desechos indeseables de difícil eliminación.
Su aplicación en los automóviles llevaría consigo mayor potencia, menor
consumo y cero de monóxido de carbono en sus emisiones de escape.
Además, se reducirían en un 50-70% las emisiones de otros gases
contaminantes (CO, NOx, SO2, principalmente). Todo son ventajas en la
lucha contra la contaminación atmosférica.
Con la implantación de los
biocombustibles, la agricultura sería una gran beneficiada, puesto que
se daría una aplicación industrial a los productos cultivados con fines
alimentarios, se frenaría el aumento del desempleo rural y la migración
de esta población hacia zonas urbanas, evitando también la desertización
derivada del abandono de cultivos. Sin embargo, uno de los principales
problemas de los combustibles vegetales es actualmente su elevado
precio, que triplica al de los carburantes convencionales.
Década por una Educación para la Sostenibilidad 
