Hacia la Tercera Revolución Industrial

Los cambios más trascendentes que se han producido en la Historia de la humanidad han tenido lugar cuando se ha dado la confluencia entre un nuevo sistema energético y un nuevo sistema de comunicación.

Uno de los primeros casos claros es el de las sociedades que empezaron a utilizar la agricultura de riego (Mesopotamia, Egipto, China e India), en las que se inventó la escritura para poder gestionar la producción, almacenamiento y distribución de cereal. El excedente de grano permitía el crecimiento y expansión de las poblaciones, y asimismo la alimentación de más trabajadores que a su vez producían más alimento, estimulando el funcionamiento de una economía sustentada en la tierra. En este caso, la confluencia entre la comunicación escrita y el almacenamiento de energía en forma de materia orgánica vegetal dio lugar a la Revolución Agrícola, constituyendo además el principio de la civilización.

En el siglo XVIII se extiende ampliamente el uso del carbón como fuente de energía, hecho que se ve propiciado por el descubrimiento de mayores yacimientos y sobre todo por la invención de la máquina de vapor, que permitía transformar la energía calorífica procedente del combustible fósil en energía mecánica, particularmente en barcos y locomotoras, lo que a su vez serviría para transportar mercancías y pasarejos con mayor rapidez y a mayores distancias. Converge este avance con la invención de la imprenta, que resultaría vital para gestionar una economía en trepidante crecimiento, y para la que los antiguos métodos de comunicación escrita no habrían resultado funcionales. Es la Primera Revolución Industrial.

A finales del siglo XIX y principios del XX se consolida el uso del petróleo y se introduce el motor de combustión interna, al tiempo que surgen los primeros sistemas eléctricos de comunicación (telégrafo, teléfono, radio, televisión), avances tecnológicos que conformarían la Segunda Revolución Industrial, encauzando la económia hacia un nuevo proceso de expansión.

Hoy día, los diseños y tecnologías que sirvieron para materializar Internet empiezan a usarse para reconfigurar las redes eléctricas, con la idea de que cualquier persona pueda producir energía renovable y compartirla con otros usuarios, de la misma forma que en Internet se generan y comparten los contenidos. Hablamos por tanto de un nuevo uso descentralizado de la energía, donde millones de personas generan localmente energía renovable en sus casas, vehículos, oficinas e industrias, la almacenan en forma de hidrógeno, la transforman en electricidad en los momentos precisos y la comparten con el resto de usuarios a través de una red inteligente e interconectada que puede englobar países enteros.

El futuro de la distribución eléctrica: Las Redes Inteligentes

El esquema tradicional de distribución eléctrica ha venido presentando durante muchos años una estructura claramente jerarquizada, en la que un centro de producción de energía abastece de forma unidireccional a muchos puntos de consumo. Además, y a menudo, estos centros de producción se encuentran muy alejados de los puntos de consumo, por lo que la energía debe salvar grandes distancias y para ello es necesario disponer de una compleja y costosa infraestructura, que garantice la entrega de la energía al consumidor en condiciones óptimas para su consumo.

De forma resumida, podríamos señalar tres principales inconvenientes de las redes convencionales de distribución eléctrica:

• Dado que la electricidad no se puede almacenar a gran escala, la cantidad que se produce ha de ser consumida sobre la marcha. Por tanto, es necesario planificar continua y cuidadosamente la cantidad de energía que se va a producir en cada momento, con objeto de ajustar oferta y demanda todo lo posible. Los desajustes pronunciados entre oferta y demanda pueden producir efectos negativos sobre la red, como por ejemplo apagones.
• A medida que la electricidad recorre los cables de distribución, se va disipando energía en forma de calor, de modo que a mayores distancias a salvar, mayores pérdidas de energía. En nuestras redes actuales puede perderse en torno a un 10% de energía sólo en este transporte.
• Como ya se ha mencionado, la actual infraestructura de distribución es muy costosa, y no sólo económica, sino también ambientalmente.

Frente a este modelo tradicional está surgiendo un modelo nuevo de generación distribuida, basado en una red donde existen numerosos puntos que son al mismo tiempo productores y consumidores, un sistema donde hogares y otros edificios producen su propia energía y la consumen en el mismo punto para abastecer sus propias necesidades, vertiendo el sobrante a la red general para consumo de otros usuarios, o tomando de la red general la cantidad necesaria cuando localmente no se ha producido suficiente. Este sistema, como vemos, funciona de forma bidireccional.

La red distribuida consta de tres elementos básicos:

1. Mini redes que permitan a hogares y demás edificios generar su propia energía renovable (solar, eólica, minihidráulica, biomasa, etc.) y autoabastecerse sin necesidad de conectarse a la red general.
2. Contadores inteligentes que permitan a los productores locales vender su energía a la red general, o comprar energía de la red general.
3. Sensores, actuadores, procesadores inteligentes y software, que permitan saber cuánta energía de esta consumiendo en cualquier momento y en cualquier punto de la red, lo que resulta muy útil para redirigir los flujos de energía a las zonas con mayor demanda o con mayor déficit.

Una red de estas características resulta infinitamente más flexible y robusta. Por ejemplo, es capaz de adaptarse a la climatología (registrando velocidad del viento, radiación solar, temperatura ambiente…) y ajustar el flujo de electricidad tanto a las condiciones climáticas externas como a las necesidades de los consumidores. A efectos prácticos, suponiendo que en un momento dado la red general se encuentre sobrecargada por una elevada demanda, una aplicación informática podría ser capaz de seleccionar un programa de lavado más corto, o mover un grado la temperatura de consigna del aire acondicionado. Y los usuarios que permitieran estos ajustes en sus consumos eléctricos podrían recibir a cambio bonificaciones en sus facturas.

Además, puesto que el precio de la electricidad varía a lo largo del día, la información energética en tiempo real abre las puertas a una tarificación dinámica, permitiendo a los usuarios reducir sus consumos (o incluso desconectarse de la red general) durante periodos de precio elevado, y llevar a cabo ciertos consumos necesarios (siempre que sea posible) durante etapas de precio bajo. Los consumidores tienen así mucho más control sobre sus decisiones en materia de energía.

La red distribuida o red inteligente supondrá en el panorama energético lo que en el ámbito de la información ha supuesto Internet. Con la misma transparencia con la que en Internet se comparten los contenidos, los usuarios tomarán y cederán energía.

Islas verdes como reservorios energéticos

Las energías renovables, en particular la solar y la eólica, están llamadas a desempeñar un papel crucial en el objetivo de asegurar el abastecimiento energético y reducir la dependencia de los combustibles fósiles. No obstante, existen dos trabas importantes que dificultan este escenario: por una parte, la energía solar y la eólica no están disponibles en todo momento, sino que sólo se manifiestan cuando luce el sol y hace viento; por otra parte, la energía en general no se puede almacenar, o al menos no en grandes cantidades, ni durante largos plazos de tiempo, ni en condiciones técnico-económicas demasiado favorables.

Por ello, la implantación y consolidación de un sistema energético basado en renovables pasa necesariamente por el desarrollo de tecnologías que permitan el almacenamiento de la energía y, en particular, del excedente de solar y eólica que no se consuma en el momento de la generación por falta de demanda puntual.

En respuesta a esta problemática, se gesta en Dinamarca la idea de unas islas artificiales como reserva energética. En esencia, cada isla encerraría un gran depósito y en ella la energía se acumularía en forma de energía potencial a través del almacenamiento en altura de la propia agua de mar.

El principio de funcionamiento que subyace no es novedoso, de hecho es el mismo por el que se rigen las centrales hidroeléctricas y las estaciones de bombeo, aunque existiendo en este caso un aporte de energía solar y eólica:

• Una serie de placas fotovoltaicas y aerogeneradores distribuidos por la isla generan electricidad que, en momentos de baja demanda (por ejemplo de noche), se emplea en bombear agua de mar hacia unos grandes depósitos también situados en la isla. A medida que sube el nivel del agua en estos depósitos, aumenta la energía potencial disponible. Mientras se mantenga el nivel, se conserva la energía indefinidamente.

• En momentos de alta demanda, a la electricidad producida por las placas fotovoltaicas y por los aerogeneradores se suma la electricidad generada al liberar el agua de los depósitos, haciéndola pasar por una turbina (que a su vez estará acoplada a un generador, justo como en las centrales hidroeléctricas). En este caso la disminución del nivel del agua en los depósitos se corresponde con una liberación de la energía previamente almacenada.

Estas islas podrían tener un tamaño comprendido entre 200 y 6.000 campos de fútbol, y podrían generar y almacenar la energía que consumen 235.000 viviendas en un día. Según apuntan sus responsables, lo mejor del proyecto es que está basado en tecnología conocida y por tanto la idea se puede materializar ya.

Arrhenius y el Cambio Climático

En el año 1896 el científico sueco Arrhenius sugirió que una variación de la concentración de CO2 en la atmósfera podía alterar la temperatura en la superficie de la Tierra por Efecto Invernadero. En sus experimentos, calculó las cantidades de radiación infrarroja que absorbían el CO2 y el vapor de agua en diferentes concentraciones, formulando finalmente su particular Hipótesis de Invernadero:

"Si la cantidad de CO2 se incrementa de forma geométrica, la temperatura experimenta un aumento aproximadamente aritmético."

En su libro "Worlds in the Making" (1908) expone, por una parte, que las emisiones antropogénicas de CO2 podrían evitar la llegada de una nueva Edad de Hielo, y por otra, que de hecho hace falta un planeta más cálido para alimentar a una población rápidamente creciente.

Por tanto, se puede decir que Arrhenius fue la primera persona que asoció las emisiones de CO2 provenientes de la quema de combustibles fósiles con la aparición de un Cambio Climático, si bien él consideraba que el calentamiento reportaría cambios positivos para el hombre.

Blog Action Day 2010 AGUA

El ciclo del agua es extremadamente complejo y su mantenimiento requiere atender a múltiples cuestiones, que no se limitan a la mera vigilancia de la calidad de las aguas. Es preciso tener en cuenta simultáneamente factores como la integridad de los ecosistemas híbridos, la biodiversidad, y muchas variables físicas y químicas.

Son numerosas las perturbaciones inducidas en el medio hídrico por el hombre:

- Deterioros en la calidad del agua, acidificación, contaminación difusa.
- Transferencia de especies por trasvase.
- Extinción de especies, variaciones de las masas piscícolas.
- Alteraciones infraestructurales (embalses, canales, trasvases).
- Deforestación y cambio de uso en los entornos fluviales.
- Cambio Climático.

El objetivo de una aproximación consciente a los problemas del agua es, ante todo, armonizar la relación hombre-agua, procurando relajar las extensas y contradictorias solicitaciones que el hombre demanda de su medio hídrico. El análisis detenido de la situación arroja una problemática con tres aspectos fundamentales:

○ La escasez del recurso. En este apartado puede englobarse un problema complementario: la sobreabundancia episódica del agua. En definitiva, su descontrol y, en última instancia, la eutrofización debida al incremento de los arrastres fluviales.

○ La contaminación y los trastornos medioambientales asociados. Por sus efectos sobre la salud pública, la agricultura y el entorno, esta problemática es de especial importancia. En este apartado cabe señalar también la contaminación térmica, es decir, el calentamiento de ríos y lagos debido a vertidos industriales y otras causas, así como la lluvia ácida provocada por las emisiones de óxidos de azufre y nitrógeno.

○ El desconocimiento sobre el recurso y la falta de datos. Lo que se sabe acerca de las interacciones entre el agua y el medio físico es muy limitado. Hay innumerables cuestiones mal conocidas, por ejemplo en cuanto a la regeneración espontánea del agua en ríos y acuíferos, o en la evaluación de existencias subterráneas.

La complejidad de esta problemática, que localmente puede agravarse por sinergia, obliga a una importante coordinación de esfuerzos. De lo anterior se puede intuir la magnitud del esfuerzo que debe absorber a ciudadanos, empresarios, científicos y políticos para acometer con eficacia la armonización del sector del agua. En el caso de recursos como éste, de carácter estratégico para el desarrollo social, la salud pública y el mantenimiento de la biodiversidad, el mercado por sí solo no puede asegurar las respuestas automáticas a nuestras necesidades. Es por ello esencial una labor conjunta de los distintos agentes sociales involucrados para evitar que el forcejeo inevitable entre las diferentes posturas resulte en detrimento del interés común.