¿Donde radica realmente el problema energético?


Por
Guillermo Saura González*
y Grether Saura Jiménez
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Consideraciones
sobre la energíay la exergía




Las diversas alteraciones soportadas por el medio natural presentan vínculos estrechos entre ellas y potencian en muchos casos sus consecuencias, convirtiendo diferentes situaciones nacionales o regionales que adquieren una importancia planetaria, en problemas globales.
 

Esos problemas deben verse como contradicciones, desproporciones, alteraciones o desarreglos funcionales, que surgen en determinadas esferas de la actividad vital de la sociedad humana.

Uno de ellos es el asociado a la energía, cuyos modelos de transformación producen numerosas alteraciones en los sistemas naturales y son responsables de la emisión de 75% de los gases de efecto invernadero, provocando su reforzamiento y contribuyendo al calentamiento global y a la aceleración del cambio climático.

En determinados enfoques del problema energético, con la finalidad de disculpar al capitalismo de su responsabilidad en el impulso de estilos de vida que dañan el entorno, se aborda como si fuera una situación catastrófica de muy difícil solución, consecuencia del propio desarrollo inexorable de las relaciones entre el progreso científico-técnico, la acción del hombre y los efectos de ambos sobre la naturaleza.

El actual patrón de transformación de la energía en calor o electricidad, mayor responsable de la aceleración del cambio climático, se basa aproximadamente en 75% del empleo de combustibles fósiles, 19% de las fuentes renovables y 6% tiene origen nuclear.

Pero, si reconocemos que la energía no se crea ni se destruye, que su cantidad total se conserva durante una transformación, ¿dónde radica realmente el problema energético?


Consideraciones energéticas

La Ley de conservación de la energía (Primera Ley), establece que ésta se convierte de una forma a otra: calor, electricidad, energía química, energía del movimiento etc., pero manteniéndose constante la suma de todas.

La Ley de degradación de la energía (Segunda Ley), expresa que en toda transformación una parte de la misma es degradada hasta su calidad más baja posible: calor a temperatura ambiente, y deja de ser utilizable porque es incapaz de convertirse en ninguna otra forma, por lo que estos recursos no son reciclables.

Esta ley establece, además, que el porcentaje de exergía, magnitud que mide la cantidad de energía utilizable que hay dentro de un flujo energético, disminuye a medida que éste se utiliza.

El problema energético es entonces exergético: necesitamos continuamente exergía, esta se pierde irremediablemente a medida que la utilizamos y todo flujo de energía acaba convirtiéndose en calor a la temperatura ambiente.


Fuentes de exergía, renovables o no

Las fuentes de exergía pueden ser internas o externas a la biosfera.

Las primeras, se almacenan en ésta, no son renovables y se destruyen a medida que las utilizamos (carbón, petróleo, uranio). Las segundas y sus derivadas son renovables, o sea, se renuevan constantemente (energía solar, geotérmica, etcétera).

El contenido en exergía del flujo de radiación solar es de 95%, pues proviene de la corona solar, que alcanza una temperatura de 6 000 grados absolutos. Las energías eólica e hidráulica no son calor, y su contenido exergético es de 100%.

Las energías no renovables provienen de fuentes fósiles (petróleo, carbón, gas natural) y de los combustibles nucleares (uranio, etc.).

 

En principio, todas tienen un contenido de exergía próximo a 100%, pero como se utilizan para producir calor, sólo una fracción de esta se utiliza realmente; por ejemplo, en la producción de electricidad se desperdicia 70% de la misma contenida en los combustibles.


Cantidades de exergía disponibles

La principal fuente de exergía utilizable por el hombre es el Sol. La energía solar que recibe la superficie del planeta Tierra en un día promedio (descontando la parte que se refleja directamente), equivale a la que se obtendría de quemar 200 000 millones de toneladas de petróleo (tep), lo que es igual a 10 000 veces el consumo energético mundial (20 millones de tep diarias, aproximadamente).

De ella, 95% es exergía, de la que 70%, aproximadamente, es absorbido por el suelo y emitido posteriormente al espacio en forma de radiación infrarroja, convertido en calor a temperatura ambiente (una parte pequeña de él, sólo 0,02%, da paso a la energía eólica). Mientras que 28-29%, aproximadamente, se gasta en evaporar el agua de los mares, en el ciclo hidrológico y en la energía hidráulica.

Por otra parte, 0,06% es captado por las plantas mediante la fotosíntesis; y se estima que sólo 0,0025% se acumula en forma de biomasa (el resto se disipa en la respiración de esta). Las energías geotérmica y de las mareas equivalen a 36 y 3,5 millones de tep diarios, respectivamente.

A diferencia de las renovables, las no renovables deben evaluarse no como un flujo, sino como reserva (1 día solar = 200 000 millones de tep); estos resultados se muestran en la tabla 1.

Tabla 1. Evaluación de las reservas conocidas
y estimadasde combustibles convencionales




La exergía y los seres vivos. La hipótesis «Gea»

El científico James Lovelock ha planteado que la Tierra se comporta como un ser vivo, utilizando la energía solar para acumular exergía en la biosfera a costa de un flujo de esta hacia el exterior (radiación infrarroja) de exergía prácticamente nula, pero de la misma magnitud de la entrante desde el Sol. Esto es lo que hace posible que aumente, pese a la Segunda Ley.

De este modo, el planeta es como un ser vivo global. Esa es la esencia de la hipótesis «Gea» (en español, diosa griega de la Tierra «Gaia»), su realización práctica depende en gran medida de lo que la especie humana haga en el futuro. Si nos empeñamos en usar fuentes de exergía interiores a la biosfera (no renovables), será imposible lograr que aumente.


Consideraciones finales

El problema energético es de hecho exergético.
La energía solar y sus derivadas no sólo son abundantes, sino que tienen una alta calidad.
Las reservas conocidas y estimadas de combustibles convencionales son finitas y palidecen ante la abundancia de la energía solar.

No existe en la actualidad una evidencia tal que saque a Gea del nivel de hipótesis, pero nos puede ayudar a encuadrar en un marco ético la caótica afluencia de ideas que tenemos acerca de la relación hombre-ambiente.

El problema energético existe, y radica en el actual patrón de transformación de la energía, alejado de la sostenibilidad y del cuidado del medio ambiente, condenado a morir por la terminación de sus combustibles, pero dispuesto a terminar con la vida en el planeta mediante su contaminación y la aceleración del cambio climático.

* Doctor en Ciencias, Centro Meteorológico Provincial de Villa Clara, Cuba.
** Estudiante de Periodismo, Cuba.
e-mail: guillermo.saura@vcl.insmet.cu