Antonio Turiel<\/p>\n\n\n\n
Fuente: The Oil Crash<\/a><\/p>\n\n\n\n Queridos lectores:<\/p>\n\n\n\n Mientras esperamos que llegue el pr\u00f3ximo oto\u00f1o con no pocos nubarrones en su horizonte (la escasez de algunas materias primas podr\u00eda desencadenar algunas interrupciones temporales de suministro), seguimos enfrascados en la discusi\u00f3n de la transici\u00f3n energ\u00e9tica que, ahora s\u00ed, ya casi todo el mundo parece aceptar como inevitable; y m\u00e1s importante que la necesidad de transici\u00f3n, lo que resulta clave es discutir qu\u00e9 modelo de transici\u00f3n queremos llevar a cabo. Ya hemos comentado en estas mismas p\u00e1ginas y con cierto detalle por qu\u00e9 el modelo de transici\u00f3n que se est\u00e1 intentando imponer probablemente no es viable ni conveniente<\/a>, y por qu\u00e9 es importante buscar modelos alternativos m\u00e1s locales y resilientes. En el transcurso de las discusiones que cada vez m\u00e1s menudean en las redes sociales (ya que la discusi\u00f3n energ\u00e9tica est\u00e1 tomando una gran centralidad), me he encontrado con algunos temas que se repiten continuamente y que demuestran la gran confusi\u00f3n que hay sobre los t\u00e9rminos reales de la discusi\u00f3n energ\u00e9tica. Lo m\u00e1s curioso es que no pocas veces quienes propagan conceptos err\u00f3neos son gente que tiene una formaci\u00f3n t\u00e9cnica adecuada como para no cometer esos errores. Pero no los propagan por malicia o de forma interesada, sino porque han o\u00eddo tantas veces ciertas ideas-fuerza completamente desatinadas que ya las han aceptado de manera acr\u00edtica, sin revisarlas a la luz de su propio conocimiento. Por eso mismo, he cre\u00eddo oportuno escribir algunos posts<\/em> que, a partir de ejemplos concretos, me permitan contextualizar correctamente esos conceptos y mostrar c\u00f3mo se aplican a nuestra situaci\u00f3n. <\/p>\n\n\n\n En el post<\/em> de hoy me voy a centrar en una afirmaci\u00f3n repetida tantas veces que al final se ha convertido casi en una caricatura de s\u00ed misma:<\/p>\n\n\n\n \u00abNo hay un problema de crisis energ\u00e9tica en absoluto. El Sol nos proporciona una cantidad de energ\u00eda inmensamente mayor a la que consume la Humanidad.\u00bb<\/p>\n\n\n\n Examinemos primeros los datos.<\/p>\n\n\n\n En lo alto de la atm\u00f3sfera, el \u00e1ngulo s\u00f3lido que distiende la Tierra intercepta unos 1367 vatios por metro cuadrado (W\/m\u00b2) del flujo solar<\/a>: es decir, llegan 1367 julios de energ\u00eda por segundo y por metro cuadrado. Sin embargo, dada la geometr\u00eda esf\u00e9rica de la Tierra y que siempre la mitad de la misma est\u00e1 a oscuras, el flujo de energ\u00eda solar que llega a la atm\u00f3sfera alta es en promedio temporal y de toda la superficie del planeta 340 W\/m\u00b2. El 26% de eso es reflejado por la atm\u00f3sfera y las nubes, as\u00ed que a la superficie terrestre llegan en promedio unos 250 W\/m\u00b2. La superficie de la Tierra es de 510 millones de kil\u00f3metros cuadrados, es decir 5,1\u00b710\u00b9\u2074 m\u00b2, as\u00ed que toda la potencia radiante del Sol que llega a la superficie de nuestro planeta es de unos 1,28\u00b710\u00b9\u2077 W, es decir, unos 128 PW (petavatios), que multiplicado por las 8.760 horas de un a\u00f1o representa un influjo energ\u00e9tico anual de alrededor de 1,12 millones de PW\u00b7h . En 2019 (actual m\u00e1ximo de consumo energ\u00e9tico de la Humanidad) se consumieron unos 163 PW\u00b7h, contando todo tipo de fuente energ\u00e9tica. As\u00ed pues, la energ\u00eda del Sol que llega a la superficie terrestre representa unas 6.880 veces la energ\u00eda que consume toda la Humanidad (9.050 veces si comparamos con la energ\u00eda solar que llega a lo alto de la atm\u00f3sfera). <\/p>\n\n\n\n Por tanto, es cierto que el Sol nos env\u00eda una cantidad de energ\u00eda mucho mayor que la que consumimos. No infinitamente mayor, pero ciertamente much\u00edsimo mayor.<\/p>\n\n\n\n Y aqu\u00ed es donde empiezan las pegas.<\/p>\n\n\n\n Las primeras son obvias: casi tres cuartas partes del planeta est\u00e1n cubiertas por mares, y all\u00ed obviamente no es f\u00e1cil aprovechar la energ\u00eda solar. Hay monta\u00f1as altas y zonas umbr\u00edas donde tampoco resulta demasiado conveniente. No olvidemos tambi\u00e9n que el planeta ya usa la energ\u00eda solar para procesos fundamentales, desde el ciclo del agua hasta los vientos, pasando por la fotos\u00edntesis de plantas y algas. Seguramente la superficie razonablemente accesible para el aprovechamiento energ\u00e9tico solar no sobrepasa el 10%. Dar\u00eda igual: como dicen los proponentes solares, basta y sobra con un 1%. Un 1% de 6.880 es 68,8, es decir, que con aprovechar el 1% de todo el influjo solar a nivel de superficie cubrir\u00edamos casi 70 veces el consumo energ\u00e9tico mundial.<\/p>\n\n\n\n Y es aqu\u00ed que entra la exerg\u00eda.<\/p>\n\n\n\n Se define exerg\u00eda como la cantidad de trabajo \u00fatil que uno puede conseguir a partir de una cierta cantidad de energ\u00eda (fuente de energ\u00eda) dada. La exerg\u00eda es un concepto rec\u00edproco al de la entrop\u00eda: cuando usamos una fuente de energ\u00eda para hacer un trabajo \u00fatil, la exerg\u00eda es lo que nos queda despu\u00e9s de las p\u00e9rdidas causadas por el aumento de la entrop\u00eda (el concepto de entrop\u00eda ya fue discutido en este blog<\/em>; si les interesa, pueden leer el post<\/em> correspondiente<\/a>).<\/p>\n\n\n\n En virtud del Principio de la Termodin\u00e1mica, la energ\u00eda siempre se conserva. Como se suele decir: la energ\u00eda ni se crea ni se destruye, solamente se transforma. Por eso no hay energ\u00eda gratis: la energ\u00eda siempre tiene que salir de alg\u00fan lado. Pero hay m\u00e1s: el Segundo Principio de la Termodin\u00e1mica nos dice que cuando transformamos una forma de energ\u00eda en otra siempre se produce disipaci\u00f3n, es decir, una parte de la energ\u00eda se transforma en calor. Es decir, va a incrementar la energ\u00eda t\u00e9rmica de los cuerpos implicados. La energ\u00eda t\u00e9rmica de los cuerpos no es m\u00e1s que una medida de la energ\u00eda cin\u00e9tica de los movimientos aleatorios de las mol\u00e9culas que los componen. En suma, al transformar la energ\u00eda de una forma a otra, una parte de esa energ\u00eda se va en mover aleatoriamente los \u00e1tomos y mol\u00e9culas de los cuerpos implicados (que decimos que se calientan), de forma in\u00fatil para nosotros. No podemos evitarlo. Es como si intent\u00e1semos echar agua potable de un bid\u00f3n a otro bid\u00f3n, y este segundo bid\u00f3n estuviera sobre una plataforma que se mueve considerablemente r\u00e1pido: por m\u00e1s que queramos evitarlo, una parte del agua caer\u00e1 fuera. No desaparece (la energ\u00eda se conserva) pero ya no la podremos aprovechar. Se convierte en energ\u00eda dispersa, en movimientos desordenados, en energ\u00eda t\u00e9rmica.<\/p>\n\n\n\n D\u00e9jenme que abra aqu\u00ed un par\u00e9ntesis. Por medio de una m\u00e1quina t\u00e9rmica <\/em>se puede aprovechar la energ\u00eda t\u00e9rmica para hacer un trabajo \u00fatil, es decir, para producir exerg\u00eda. Solo sabemos hacerlo, eso s\u00ed, si tenemos alg\u00fan medio para aumentar enormemente la energ\u00eda t\u00e9rmica del cuerpo en cuesti\u00f3n. Es lo que pasa, por ejemplo, cuando calentamos un dep\u00f3sito de agua con el calor desprendido de quemar un combustible. El agua se transforma en vapor que, a alta presi\u00f3n, sirve para mover un pist\u00f3n: es la m\u00e1quina de vapor. De ese modo, aprovechamos el movimiento desordenado de las mol\u00e9culas de vapor de agua para generar un movimiento de gran escala, el del pist\u00f3n, y as\u00ed hacer un trabajo. Es una manera tremendamente ineficiente de aprovechar la energ\u00eda: las m\u00e1quinas de vapor cl\u00e1sicas ten\u00edan eficiencias en torno al 8%. Se puede mejorar mucho la eficiencia pasando de motores de combusti\u00f3n externa a motores de combusti\u00f3n interna, en los que el combustible se quema en peque\u00f1as dosis dentro de la propia c\u00e1mara donde se hace la expansi\u00f3n del fluido de trabajo, pero a\u00fan as\u00ed la eficiencia se suele mover, en el caso de los coches de hoy en d\u00eda, en torno al 15% para los motores de gasolina y al 20% en los de di\u00e9sel (grandes m\u00e1quinas di\u00e9sel con reg\u00edmenes bajos de revoluciones pueden alcanzar eficiencias de hasta el 50%, cercanas al l\u00edmite de eficiencia m\u00e1ximo del ciclo de Otto, pero no son obviamente las que se usan en los coches). En todo caso, las m\u00e1quinas t\u00e9rmicas no son muy eficientes, y mucho menos si se quiere conseguir altas potencias (por comparaci\u00f3n, un motor el\u00e9ctrico suele tener eficiencias del 80 o 85%).<\/p>\n\n\n\n En fin, volviendo a la cuesti\u00f3n de la exerg\u00eda, cuando hablamos de fuentes de energ\u00eda deber\u00edamos m\u00e1s bien de hablar de fuentes de exerg\u00eda. No importa cu\u00e1nta energ\u00eda contenga el combustible o se encuentre en el ambiente que nuestro sistema va a utilizar; lo que importa es cu\u00e1nto trabajo \u00fatil se puede hacer con ella. Y ese es el problema de la energ\u00eda solar: puede haber grandes cantidades de energ\u00eda disponible, pero la cantidad de exerg\u00eda que se puede producir es mucho m\u00e1s peque\u00f1a.<\/p>\n\n\n\n El argumento sobre la abundancia de energ\u00eda en el ambiente no nos dice absolutamente nada sobre lo que podemos hacer realmente. De hecho, nos rodean cantidades simplemente alucinantes de energ\u00eda que no podemos aprovechar. Tomando la relaci\u00f3n de Einstein E=mc\u00b2, sabemos que podr\u00edamos convertir 1 kg de masa de cualquier sustancia en aproximadamente 9\u00b710^16 julios de energ\u00eda, es decir, 25 TW\u00b7h. \u00abQuemando\u00bb solamente 6.500 kg de materia podr\u00edamos producir los 163 PW\u00b7h que consumi\u00f3 la Humanidad en todo 2019. Dado que la masa de la Tierra es de casi 6\u00b710\u00b2\u2074 kg, tendr\u00edamos energ\u00eda para m\u00e1s de 9\u00b710\u00b2\u2070 a\u00f1os, mucho m\u00e1s que los 5\u00b710\u2079 a\u00f1os que se espera que le quedan de vida a nuestro planeta: en el momento en el que el Sol se convierta en una gigante roja y acabe con la Tierra, por este procedimiento de desintegraci\u00f3n solo habr\u00edamos consumido 5 billon\u00e9simas partes de la masa de nuestro planeta. As\u00ed pues, no deber\u00eda haber ninguna crisis energ\u00e9tica, teniendo en cuenta c\u00f3mo llegamos a nadar en oc\u00e9anos de energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n Y en cierto modo as\u00ed es: no tenemos una crisis energ\u00e9tica, tenemos una crisis exerg\u00e9tica. Lo que nos falta es tener energ\u00eda f\u00e1cilmente aprovechable para hacer trabajo \u00fatil. La energ\u00eda que nos llega del Sol est\u00e1 ya muy entropizada, es ya muy similar a la energ\u00eda t\u00e9rmica, y ponerla a trabajar para hacer trabajo \u00fatil es muy complicado y tiene intr\u00ednsecamente muy poco rendimiento.<\/p>\n\n\n\n Afortunadamente tenemos a nuestro alrededor m\u00e1quinas que se han desarrollado durante centenares de millones de a\u00f1os para aprovechar esta fuente tan poco exerg\u00e9tica: las plantas y las algas. Las plantas verdes tienen una eficiencia en la producci\u00f3n de biomasa a partir de la fotos\u00edntesis de alrededor del 1%; las algas, que no necesitan tanto tejido conectivo, llegan al 8%. Pueden parecer rendimientos muy bajos comparados con los paneles fotovoltaicos m\u00e1s com\u00fanmente instalados hoy en d\u00eda (alrededor del 20%) o de los prototipos de laboratorio (alrededor del 50%), pero f\u00edjense que comparamos la producci\u00f3n de biomasa con la de electricidad. Las plantas y las algas son sistemas autoreparantes, reproductivos y que reciclan sus materiales de una manera tremendamente eficiente, de manera que est\u00e1n ah\u00ed desde hace millones de a\u00f1os. Por su parte, no contabilizamos en la eficiencia los gastos energ\u00e9ticos y de materiales que se necesitan para producir, instalar, mantener y desmantelar al final de su vida \u00fatil los paneles fotovoltaicos. Nosotros solo somos capaces de conseguir altos rendimientos en la conversi\u00f3n de energ\u00eda solar en electricidad usando materiales disponibles en cantidades limitadas (por ejemplo, la plata) y con procesos extractivos en minas (como el cuarzo que se usa para hacer las placas; \u00bfo es que Vd. se cre\u00eda que se hacen con arena, como a veces se dice?) que requieren mucha energ\u00eda, mientras que las plantas y algas usan los materiales com\u00fanmente disponibles en el medio ambiente y que encima se encuentran fuertemente dispersos (entropizados). Esos materiales que extraemos y procesamos para producir las placas fotovoltaicos los hemos podido procesar y los estamos procesando usando combustibles f\u00f3siles: se utiliza masivamente combustibles derivados del petr\u00f3leo para la extracci\u00f3n en minas remotas, en excavadoras y para el transporte en camiones y en barcos, y se usan gas y carb\u00f3n para producir el calor y la electricidad que se utilizan para las diversas fases del procesado. Sin esos combustibles f\u00f3siles, que ahora empiezan a escasear,<\/a> no podr\u00edamos producir ni instalar esas placas; nunca hemos cerrado el ciclo de producir con energ\u00eda renovable los propios sistemas renovables, y muchos autores dudan de que se pueda hacer<\/a>. Por contraste, las plantas y las algas solo tienen una fuente de energ\u00eda, el Sol, y la utilizan para todo: para transportar nutrientes a trav\u00e9s de los tejidos conductivos usando la evapotranspiraci\u00f3n, y para hacer la fotos\u00edntesis; todo se construye con esa energ\u00eda solar, y todo con ella se mantiene.<\/p>\n\n\n\n