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Se están tomando medidas, a nivel mundial, para mantener el aumento de los niveles de temperatura de la atmósfera terrestre por debajo de los 2°C con respecto a los niveles preindustriales (se toma como base las temperaturas que había entre 1850-1900), y deben hacerse redoblados esfuerzos para limitar ese aumento de la temperatura a 1.5 °C, tal como fue el “histórico acuerdo” en la COP 21 de París del 2015, firmado por 195 “partes” o países. Según los entendidos, hay dos panoramas futuros:
Para estabilizar la temperatura a cualquier nivel, las emisiones «netas» de CO2 deberían reducirse a cero. Cuando la cantidad de CO2 que entra a la atmósfera sea igual a la cantidad que sale se habrá logrado un equilibrio entre las «fuentes» y los «sumideros» de CO2; a esto se entiende como “emisiones netas de CO2 iguales a cero» (Net Zero en inglés) o como «neutralidad en carbono».
La consecuencia de llegar a las emisiones netas iguales a cero es que la concentración de CO2 en la atmósfera disminuiría lentamente con el tiempo hasta que se alcanzara un nuevo equilibrio, puesto que las emisiones de CO2 originadas por la actividad humana se redistribuyen y absorben por los océanos y la biosfera terrestre. Con ello conseguiríamos una temperatura global casi constante en el transcurso de varios siglos.
Durante la Cumbre del Clima o Conferencia de Partes (COP28), celebrada en Dubái, Emiratos Árabes Unidos que culminó en diciembre del 2023, entre otros acuerdos, las “partes” o los países reunidos se han comprometido para el año 2030 a:
Se pretende, en menos de siete años, aumentar la capacidad de producción de energía renovable y elevar el ritmo de mejora de la eficiencia energética del 2 al 4 % al año.
Las energías renovables se irán expandiendo a lo largo del mundo en los últimos años, pero para alcanzar los objetivos nombrados será necesaria una fuerte inversión, algo que se complica especialmente en los países en vías de desarrollo.
Lo anterior es una gran parte de los esfuerzos que se harán a nivel mundial para depender cada vez menos del petróleo, el carbón, el gas natural y con ello tener los niveles de aumento de temperatura de la atmósfera en el orden de 1.5 °C.
Hacer más rápida la transición energética no es sólo imperativa para frenar los grandes impactos del cambio climático, también lo es para crear cadenas de valor, estimular las economías locales y crear empleos con criterios inclusivos de equidad social y territorial.
Para lograr ese primer objetivo de “Triplicar la capacidad de las energías renovables” es necesario obtener, multiplicar y usar prontamente fuentes de energía renovables o “energías limpias” como algunos las llaman, para que no contaminen la atmósfera como lo está haciendo el uso de fuentes de energía no renovables que emiten gases de “efecto invernadero” hacia la atmósfera creando así el calentamiento global con el consecuente cambio climático. Esta sería una respuesta lógica a la crisis climática y a las convulsiones geopolíticas presentes y futuras que se están generando.
Es un reto bastante difícil de conseguir si observamos como están actualmente las proporciones de las energías usadas en el mundo.
Se denominan a las energías cuyas fuentes se encuentran en la naturaleza en una cantidad limitada y que se agotan a medida que se consumen o cuya tasa de utilización es muy superior al ritmo de formación natural del recurso. Son las energías que mayormente se usan en el mundo para generar electricidad, para calentamiento en los hornos, para el funcionamiento de todo tipo de vehículos, para las cocinas, para la calefacción de viviendas, entre otros usos y que se obtiene por la combustión de:
Aquí también se considera la Energía Nuclear; que la describiremos brevemente.
Se considera energía no renovable porque a pesar de que una planta nuclear genera electricidad sin emitir gases de “efecto invernadero” hacia la atmósfera; el proceso de extracción de Uranio (su materia prima que además no es renovable) libera grandes cantidades de dióxido de carbono al medio ambiente. Por otro lado, la energía nuclear crea residuos peligrosos para la salud y el medio ambiente que se mantienen radiactivos durante cientos de años, por lo que los responsables deben ser muy cuidadosos para construir ambientes donde los almacenen.
Hay mas de 400 plantas de energía nuclear por fisión en el mundo. Es energía por fisión nuclear cuando se trata de una reacción en la cual un núcleo pesado, al ser bombardeado con neutrones, se convierte en inestable y se descompone en dos núcleos, cuyas masas son del mismo orden de magnitud, y cuya suma es ligeramente inferior a la masa del núcleo pesado, lo que origina un gran desprendimiento de energía térmica y la emisión de dos o tres neutrones. Estos neutrones, a su vez, pueden ocasionar más fisiones al interaccionar con otros núcleos fisionables que emitirán nuevos neutrones, y así sucesivamente. Este efecto multiplicador se conoce con el nombre de “reacción en cadena”. En una pequeña fracción de tiempo, los núcleos fisionados liberan una energía térmica un millón de veces mayor que la obtenida, por ejemplo, en la reacción de combustión de un combustible fósil. Si se logra que solo uno de los neutrones liberados produzca una fisión posterior, el número de fisiones que tienen lugar por unidad de tiempo es constante y la reacción está controlada. Lo que más se usa es el átomo pesado de Uranio (U-235), también se usa Plutonio, que al ser bombardeado con neutrones se divide en dos o más núcleos de átomos más ligeros.
Aún no existen plantas de energía nuclear por fusión, pero según el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) de Naciones Unidas, con datos a Diciembre del 2022, hay 58 unidades en construcción en 18 países entre los que se encuentran China, India, Corea del Sur, Rusia y Turquía. Hasta ahora se sabe que están en etapas de experimentación para lograr producir energía eléctrica.
Habrán plantas por fusión nuclear cuando se controle correctamente una reacción en la que dos núcleos muy ligeros se unen para formar un núcleo estable más pesado, con una masa ligeramente inferior a la suma de las masas de los núcleos iniciales. Este defecto de masa da lugar a un gran desprendimiento de energía térmica.
La energía necesaria para que los núcleos que reaccionan venzan las interacciones se suministra utilizando un acelerador de partículas (en algunos casos suministrando energía térmica externa que puede ser mediante rayos laser). Una reacción típica de fusión nuclear se hace combinando dos isótopos del hidrógeno (deuterio y tritio), para formar un átomo de helio más un neutrón. Se sabe que la fusión nuclear produce cuatro veces más energía calorífica que la fisión nuclear. La fusión de núcleo es el accidente más temido, debido a que puede provocar el colapso de la estructura del reactor, y con ello expulsar gran cantidad de materiales radiactivos al medio ambiente si hay algún tipo de explosión o si se filtran al subsuelo.
Son aquellas que se obtienen a partir de fuentes naturales inagotables generando energía sin emitir gases de “efecto invernadero” ni el consecuente cambio climático. Dentro de ellas tenemos:
Mención aparte merece la geotermia aplicada al aire acondicionado: En un sistema de aire acondicionado convencional, el intercambio de calor es aire – aire; es decir, absorbemos el calor existente en el aire de una habitación y lo expulsamos al aire de la calle empleando un sistema de refrigeración convencional por compresión de vapor. Existen también sistemas denominados aire – agua, que expulsan el calor hacia un flujo de agua y que usualmente son las denominadas “bombas de calor” porque pueden usarse en verano (proporcionando enfriamiento) y en invierno (proporcionando calefacción). Pues bien, existen las “bombas de calor geotérmicas”, denominadas así porque aprovechan las cualidades geotérmicas del subsuelo. En una climatización de este tipo, que se usa en países con cambios grandes de temperatura ambientales entre el verano y el invierno, el intercambio “intermedio” de calor se realiza con el agua (a veces con agua glicolada), que traslada el calor al subsuelo (en verano) o extrae calor del subsuelo (en invierno). El subsuelo ofrece temperaturas mucho más ventajosas para este intercambio de lo que lo hace el aire exterior de la habitación o de la casa, porque el interior de la tierra (entre 15 y 20 m. de profundidad), se encuentra siempre a una temperatura más o menos constante entre unos 14°C a 20°C a lo largo de todo el año, mucho más de lo que ofrece el aire exterior en invierno, y muchísimo menos de lo que ofrece en verano. Si para accionar el compresor y las bombas utilizamos electricidad proveniente de energía solar o eólica ya se tiene un sistema de aire acondicionado eficiente y totalmente con energía renovable.
Energía mareomotriz, que se obtiene de las mareas del mar y Energía undimotriz la que aprovecha la fuerza del movimiento de las olas.
Energía de Hidrógeno Verde, que es un combustible cuya combustión no produce gases de “efecto invernadero”
El hidrógeno prácticamente no se encuentra en estado libre en nuestro planeta, por lo que no es una energía primaria. Sin embargo, puede producirse a partir de distintos procesos químicos o bioquímicos. Hoy en día, la obtención del hidrógeno proviene en un 95% de fuentes de energía fósiles como el metano, gas natural ó el petróleo.
Lo bueno es que el hidrógeno (H2) se considera como la energía más atractiva para el futuro próximo debido a que su combustión no resulta contaminante porque, cuando se combina con el oxígeno del aire, libera como calor la energía química almacenada en el enlace H-H, dando solamente vapor de agua como producto de la combustión. Puede luego almacenarse como gas a presión y como líquido; inclusive podría distribuirse mediante gasoductos, por lo que se considera como un reemplazo del gas natural a mediano o largo plazo.
El hidrógeno gris, azul o verde es fuente de energía limpia y sostenible, y puede utilizarse como combustible así como en diversos procesos químicos.
Se denomina “hidrógeno gris” cuando en su proceso de producción se libera CO2 hacia la atmósfera y se denomina “hidrógeno azul” cuando en su proceso de producción se capturan y se almacenan las emisiones de CO2 resultantes.
El hidrógeno considerado como fuente de energía renovable es el “hidrógeno verde” que se produce mediante la electrólisis del agua utilizando en dicho proceso una energía proveniente de fuente renovable.
La electrólisis a partir de fuentes renovables para producir el hidrógeno verde consiste en la descomposición de las moléculas de agua (H2O) en oxígeno (O2) e hidrógeno (H2):
El hidrógeno verde tiene las siguientes ventajas:
Combustible sostenible, porque no emite gases contaminantes hacia la atmósfera ni durante la combustión ni durante el proceso de producción.
Almacenable, porque el hidrógeno es fácil de almacenar, lo que permite su utilización posterior en otros usos y en momentos distintos al de su producción.
Versátil, porque el hidrógeno puede usarse para producir electricidad o producir combustibles sintéticos o amoníaco, así como directamente como combustible en procesos industriales o en movilidad de todo tipo de vehículos.
Pero el hidrógeno verde tiene desventajas:
Mayor costo, porque la energía proveniente de fuentes renovables, claves para generar hidrógeno verde a través de la electrólisis, es más cara de generar, lo que a su vez encarece la obtención del hidrógeno. Mayor consumo energético, porque la producción del hidrógeno en general y del verde en particular requiere más energía que la producción de otros combustibles.
Requiere mayores cuidados e información al usuario, porque el hidrógeno es un elemento muy volátil e inflamable, obligando a cumplir requisitos de seguridad muy elevados para su manipulación y uso. Hay que instruir y prevenir, evitando con ello accidentes por fugas y explosiones.
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