Sponsor

¡El futuro del poder!



La raza humana, en su interminable lucha por mejorar su nivel de vida, ha dependido invariablemente de cantidades colosales de energía eléctrica para alimentar nuestra evolución. Un estimado actual de National Geographic determinó que usamos 320 mil millones de kilovatios-hora de energía todos los días. Hoy en día, la mayor parte de esta enorme necesidad se satisface mediante la quema de combustibles fósiles. Hasta ahora, los combustibles fósiles han satisfecho nuestras necesidades energéticas de manera muy eficiente, pero también son no renovables y se agotan rápidamente. Estas fuentes de combustible también han contribuido en gran medida a las emisiones de gases de efecto invernadero y a la contaminación. Ha llegado el momento de encontrar sustitutos adecuados y mejores para los combustibles fósiles. Los científicos están constantemente investigando nuevas y más verdes fuentes de energía que tienen un impacto limitado en el medio ambiente y reducen su contribución al calentamiento global, que se cree que es causado por la liberación de dióxido de carbono mientras se queman combustibles fósiles.

La energía atómica, la energía solar y la energía eólica y los biocombustibles son sólo algunas de las alternativas prometedoras para un futuro más limpio y ecológico. También se están explorando otras fuentes de energía relativamente nuevas, como las pilas de combustible, la energía geotérmica y la energía oceánica. En las siguientes secciones, echaremos un vistazo a las fuentes de energía actuales y discutiremos las posibles fuentes de energía futuras.


1) Combustibles fósiles - Carbón:


Los combustibles fósiles son los restos de plantas y animales muertos en la tierra y en el fondo del mar. Estos se forman a partir de los restos fosilizados de animales y plantas muertos que están expuestos al calor y la presión en la corteza terrestre durante cientos de millones de años.

Los combustibles fósiles consisten principalmente en hidrocarburos. Contienen carbono e hidrógeno en proporciones variables, como el metano, que tiene una proporción baja de carbono a hidrógeno, o carbón antracita, que es casi carbono puro. Los hidrocarburos se forman cuando los restos fosilizados de organismos muertos son alterados químicamente durante cientos de millones de años por la presión y el calor intensos que se encuentran en la corteza terrestre. La energía química 'almacenada' en estos combustibles es liberada durante la combustión para producir energía eléctrica.

Según estimaciones de la Administración de Información Energética, los combustibles fósiles representan el 86% de la energía total producida en el mundo. De este total, el petróleo representó el 36,8%, el carbón el 26,6% y el gas natural el 22,9%.

Sin embargo, los combustibles fósiles son fuentes de energía no renovables. Tardan cientos de millones de años en formarse y se agotan mucho más rápido de lo que se pueden crear nuevas reservas. Se estima que para producir 1 litro de gasolina se requieren 23,5 toneladas de material orgánico fosilizado depositado en el fondo del océano. En 1997, la cantidad total de combustible fósil utilizado era equivalente a la materia vegetal que creció en toda la superficie terrestre y oceánica de la Tierra durante un período de 422 años.

Otra desventaja de nuestra gran dependencia de los combustibles fósiles es la cantidad de dióxido de carbono producido durante la combustión, que se estima en 21.300 millones de toneladas al año. Sin embargo, los procesos naturales son capaces de absorber sólo cerca de la mitad de la cantidad total de emisiones de dióxido de carbono liberadas a la atmósfera, lo que significa que cada año la cantidad de dióxido de carbono en la atmósfera está aumentando en 10.650 millones de toneladas, lo que se teoriza que es el principal contribuyente al calentamiento global que potencialmente podría tener efectos muy adversos en el ecosistema.

2) Combustibles fósiles - Gas natural:


El gas natural se encuentra generalmente junto con los combustibles fósiles, en yacimientos de carbón y atrapado en otros tipos de rocas. Es creado por organismos metanogénicos presentes en vertederos, pantanos y humedales. Naturalmente se compone de metano y pequeñas cantidades de otros gases como etano, propano, butano, pentano, hidrocarburos de mayor peso molecular, azufre, helio y nitrógeno. Los componentes del gas natural distintos del metano deben ser eliminados antes de que el gas natural pueda ser utilizado como fuente de combustible. Leer Generadores de Gas Natural: Una alternativa al diesel, por ejemplo, mostrando la tecnología existente que utiliza un recurso natural, uno que es mejor para el medio ambiente, como combustible.

Aunque se considera que el gas natural es más limpio que otros combustibles fósiles, todavía se ha encontrado que contribuye a la contaminación y al calentamiento global. Aunque se puede utilizar para complementar las reservas mundiales de combustibles fósiles tradicionales, no es una alternativa 100% limpia y no contaminante. En 2004, las emisiones de dióxido de carbono derivadas del uso de gas natural ascendieron a 5.300 millones de toneladas, mientras que el carbón y el petróleo contribuyeron a las emisiones de dióxido de carbono de 10.600 millones de toneladas y 10.200 millones de toneladas, respectivamente. Sin embargo, se espera que esta tendencia se invierta para el año 2030, cuando es probable que el gas natural emita 11.000 millones de toneladas de dióxido de carbono, frente a 8.400 millones de toneladas de carbón y 17.200 toneladas de petróleo en ese momento. Además, cuando se libera directamente a la atmósfera, el gas natural es un gas de efecto invernadero mucho más potente que el dióxido de carbono, pero dado que se produce en cantidades muy pequeñas, en la actualidad no es un motivo importante de preocupación.


3) Energía solar:

Casi todo en este mundo finalmente deriva su energía del sol. En lugar de obtener la energía del sol de fuentes indirectas como los combustibles fósiles, los investigadores y las organizaciones de todo el mundo están tratando de aprovechar directamente esta fuente ilimitada de energía.

La Tierra recibe unos 174.000 millones de megavatios de energía en la atmósfera superior como resultado de la radiación solar. Alrededor del 30% de la radiación solar incidente se refleja de vuelta, mientras que el resto, que asciende a 3,85 x 1024 julios cada año, es absorbido por la atmósfera, los océanos y las masas de tierra. La cantidad de energía solar disponible durante una hora es superior a la cantidad total de energía consumida en todo el mundo durante todo un año. Pero se trata de una forma de energía difusa, no concentrada, y el mayor desafío consiste en aprovecharla.

El calor y la radiación de luz del sol se pueden aprovechar mediante el uso de paneles solares semiconductores. La radiación solar de energía excita los electrones en estos paneles y conduce a la producción de energía eléctrica.

Uno de los mayores obstáculos para aprovechar la energía del sol es la construcción de paneles solares rentables. El costo de la energía solar es de entre 8 y 15 centavos de dólar EE.UU. por kilovatio-hora, en comparación con el costo de la energía eléctrica a base de carbón a 6 centavos de dólar EE.UU. por kilovatio-hora.

El almacenamiento adecuado de energía es otro obstáculo importante. La energía solar no está disponible durante la noche, pero los sistemas de energía modernos suelen suponer una disponibilidad continua de energía. Los sistemas de masa térmica, los sistemas de almacenamiento térmico, los materiales de cambio de fase, los sistemas fotovoltaicos fuera de la red y los sistemas de almacenamiento por bombeo de energía hidroeléctrica son algunas de las formas en que la energía solar puede almacenarse para su uso posterior.

Incluso con todos los avances tecnológicos, la tecnología de la energía solar está todavía en su infancia. Hasta que perfeccionemos la tecnología y seamos capaces de aprovechar y almacenar la energía solar de forma viable y rentable, los combustibles fósiles seguirán siendo la fuente de energía más utilizada.

4) Energía nuclear


A medida que la demanda mundial de energía sigue aumentando, la energía nuclear está adquiriendo cada vez más importancia como fuente de energía limpia que se espera aborde la cuestión mundial del cambio climático. La volatilidad de los precios de los combustibles fósiles y la creciente preocupación de las naciones por asegurar el suministro de energía son otros factores que impulsan la energía nuclear.

Actualmente hay 439 reactores nucleares en funcionamiento en 30 países de todo el mundo. Esto representa el 14% de la generación total de energía del mundo. El Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) espera que la capacidad mundial de generación de energía nuclear aumente de los 372 gigavatios (GW) actuales a 437-542 GW en 2020 y a 473-748 GW en 2030. Sin embargo, para que la energía nuclear se convierta en una fuente de energía fiable y limpia, es necesario abordar varios desafíos. Algunas de ellas son la mejora de la competitividad económica, el diseño de centrales nucleares seguras y fiables, la gestión del combustible gastado y la eliminación de residuos radiactivos, el desarrollo de una mano de obra cualificada adecuada, la garantía de la confianza pública en la energía nuclear y la garantía de la no proliferación y la seguridad nucleares.


La energía nuclear se aprovecha dividiendo (fisión) o fusionando (fusión) los núcleos de dos o más átomos. La fisión nuclear suele utilizar uranio en el proceso de aprovechamiento de la energía. Con nuestras actuales tasas de consumo, el uranio que se encuentra en la corteza terrestre puede durarnos alrededor de un siglo. Sin embargo, los investigadores predicen que el consumo de energía se triplicará en el próximo siglo, lo que significa que los recursos de uranio disponibles sólo nos durarán aproximadamente 30 años. Una opción es el reprocesamiento del combustible gastado. Este combustible gastado es rico en plutonio y cuando se combina con el uranio sobrante, puede ser reprocesado en una mezcla conocida como MOX, que puede ser usada como combustible. Esto puede ayudar a estirar los recursos de uranio disponibles unas cuantas décadas más. El mayor inconveniente de esta fuente de energía es la eliminación de residuos radiactivos y el alto coste de la construcción de centrales nucleares.

La fisión nuclear, por otra parte, podría ser la respuesta a nuestros problemas energéticos. La fisión utiliza isótopos de hidrógeno, litio y boro. Las reservas de litio de la tierra, combinadas con las del mar, pueden durar más de 60 millones de años. El deuterio, un isótopo de hidrógeno, puede durar otros 250 millones de años. Sin embargo, el proceso de aprovechar la energía de este isótopo es bastante complicado y todavía está en su infancia. Si podemos aprender con éxito a utilizar la fusión nuclear para la generación de energía de una manera viable, bien podría ser el nuevo rey del mundo energético. La fusión nuclear es un proceso limpio, con bajas emisiones de dióxido de carbono, y los residuos radiactivos también tienen una vida media relativamente corta.

5) Energía Eólica:

Los parques eólicos se construyen para aprovechar la energía mecánica del viento y convertirla en energía eléctrica. Estos parques eólicos se conectan a las redes de transmisión de energía eléctrica para la distribución de energía. En promedio, sólo se puede utilizar entre el 20 y el 40 por ciento de la capacidad energética total de un parque eólico.

El factor limitante en el aprovechamiento de la energía del viento es que la velocidad del viento es variable y en la mayoría de los casos la energía del viento sólo puede aprovecharse eficazmente con una velocidad del viento muy alta y vientos fuertes constantes. Estos generalmente ocurren en altitudes más altas. La energía eólica también requiere grandes extensiones de terreno abierto para construir parques eólicos.


En 2008, la capacidad mundial de generación de energía eólica era de 121,2 GW. En promedio, la energía eólica representa actualmente sólo el 1,5% de la capacidad mundial de generación de energía. Sin embargo, este sector se ha duplicado en el trienio 2005-2008. La energía eólica representa el 19% de la producción total de energía en Dinamarca, el 10% en Portugal y España, y el 7% en la República de Irlanda y Alemania.

6) Biocombustibles y Biomasa:


Estos incluyen el combustible de origen vegetal y animal. El aceite, o etanol, obtenido de plantas como la caña de azúcar, switchgrass, algas, álamo y maíz puede ser usado directamente o mezclado con otros combustibles como diesel comercial y gasolina para proveer energía. Incluso la materia vegetal como la madera muerta, las hojas, las astillas de madera y las ramas se pueden quemar para producir energía. Esto se clasifica típicamente como biomasa. La biomasa también incluye cualquier residuo biodegradable de origen vegetal y animal que pueda quemarse como combustible.

El factor limitante en el uso de biocombustibles es que un gran número de cultivos necesitan ser cultivados para cosechar la energía atrapada en las plantas. Esto requiere grandes extensiones de tierra fértil. Además, no todas las fuentes de plantas ofrecen un alto rendimiento. Se están llevando a cabo experimentos para hibridar y alterar genéticamente estos cultivos para hacerlos más robustos y aumentar su rendimiento. Los biocombustibles son muy prometedores para su uso a pequeña escala, ya que son bajos en emisiones de gases de efecto invernadero, constituyen un sistema eficaz de gestión de residuos y producen pocos contaminantes atmosféricos.

Con el avance de las nuevas tecnologías y el desarrollo de nuevos conocimientos sobre nuestro entorno, los científicos han sido capaces de encontrar opciones de energía aún más aventureras. Estos incluyen celdas de combustible, energía geotérmica y energía mareomotriz y del oleaje, por nombrar algunos.

7) Pilas de combustible:

Las pilas de combustible son similares a las baterías pero utilizan reactantes de una fuente externa, a diferencia de las baterías que son autónomas. Si los niveles de combustible y oxidante en las celdas de combustible son mantenidos apropiadamente, la potencia puede ser generada casi continuamente. La eficiencia de las pilas de combustible es proporcional a la potencia que se extrae de ellas. También son ligeros y extremadamente fiables.

8) Energía geotérmica:


El interior de la Tierra contiene mucho calor. Las regiones poco profundas contienen agua caliente, roca y vapor. En su interior, el magma es intensamente caliente. Este calor puede ser aprovechado para producir energía eléctrica e impulsar diversas aplicaciones. Aprovechar la energía geotérmica no requiere combustible y el terreno es mínimo. Es relativamente barato y una fuente de energía muy sostenible, ya que la cantidad de calor contenida en el lecho de la tierra es tan grande que incluso si aprovechamos más energía de la que necesitamos, seguirá siendo suficiente durante millones de años. 

9) Energía Oceánica:


Los océanos son vastos y contienen enormes cantidades de energía en las corrientes de agua, y gradientes térmicos y de salinidad. La energía de las mareas y las olas se puede aprovechar para producir energía eléctrica. Las diferencias de temperatura que se producen con las diferentes profundidades pueden utilizarse para accionar los motores térmicos, que a su vez producen energía eléctrica. La diferencia de presión osmótica entre el agua salada y el agua dulce también se puede utilizar para generar electricidad. Aunque la mayoría de estos métodos están todavía en fase experimental, si se investigan adecuadamente, pueden ser un gran avance para la humanidad. Es muy posible que los océanos puedan saciar nuestra sed de energía y embolsar la corona como el rey de los combustibles.

10) Energía de la antimateria:


Una de las teorías más complicadas para producir energía es la idea de utilizar la materia y la antimateria para generar energía eléctrica. La antimateria es lo opuesto a la materia. Si la materia está compuesta de partículas, la anti-materia está compuesta de anti-partículas. Los científicos proponen que si la materia y la antimateria chocaran, se aniquilarían unos a otros y liberarían grandes cantidades de energía. Sin embargo, ésta sigue siendo una fuente de energía teórica. Si la anti-materia existe en alguna parte del universo y puede ser aprovechada de alguna manera es todavía un misterio para la humanidad.

Hay varias maneras de extraer energía de la tierra que la humanidad ha descubierto y utilizado en su beneficio. A medida que la raza humana evoluciona, buscaremos continuamente formas de energía más nuevas y eficientes que tengan el menor impacto sobre el medio ambiente. En la actualidad, el combustible más eficiente económicamente ha demostrado ser el petróleo. En el futuro, cuando se agoten las reservas mundiales de petróleo, utilizaremos otra fuente de energía, posiblemente una de las mencionadas anteriormente. Sin embargo, el hecho es que debemos ser proactivos en la investigación de nuevas formas de energía para continuar el avance de la civilización y para asegurar una alta calidad de vida a la que todos nos hemos acostumbrado.
¡El futuro del poder! ¡El futuro del poder! Reviewed by Carlos Alejandro on 6/07/2018 04:44:00 p. m. Rating: 5

No hay comentarios:

Con la tecnología de Blogger.