El Hidrógeno no es la panacea (I)

Es un error pensar que el hidrógeno puede presentarse como la piedra angular que solucionará todos nuestros problemas en un panorama energético cada vez más tétrico. El hidrógeno ni siquiera es una fuente de energía, no existen grandes acumulaciones de este gas que el hombre pueda explotar para garantizarse un suministro constante, no lo tenemos a mano para quemarlo combinándolo con oxígeno, obteniendo energía y generando vapor de agua como único residuo. Y si bien es cierto que el hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, no se puede decir que lo sea en la Tierra (donde son más abundantes el oxígeno, el hierro y el silicio, por ejemplo). Las fuentes más cercanas de hidrógeno están en Júpiter y en el Sol, destinos a cada cual más irrealizable.

Pero es que el hidrógeno de la Tierra ni siquiera es aprovechable, al menos no directamente, pues no se encuentra libre, sino formando parte de compuestos diversos, fundamentalmente agua. Es por eso por lo que aprovechar el hidrógeno implica tener que separarlo previamente del oxígeno, con el consiguiente gasto de energía.

Se tiende a pensar que, aunque en la actualidad esta operación de separación resulta muy costosa, llegará un momento en el que los avances tecnológicos permitan rebajar el coste hasta prácticamente cero. No obstante, es importante recordar que, de acuerdo con las leyes fundamentales de la Termodinámica, si combinando hidrógeno y oxígeno para dar agua (reacción directa) obtenemos una cierta cantidad de energía, entonces partir de agua y obtener el hidrógeno y el oxígeno por separado (reacción inversa) nos costará, como mínimo, la misma cantidad de energía que se obtenía con la reacción directa.

En este sentido se puede decir que la idea de tomar agua, separar el hidrógeno y quemarlo para dar nuevamente agua, equivale en cierto modo a la idea de sintetizar madera a partir de las cenizas y los gases de combustión, para posteriormente volver a quemar esa madera.

La energía hidráulica

La energía hidráulica, obtenida a partir del agua de los ríos, supone un 7% del consumo mundial de energía primaria. Su origen es el Sol, pues éste inicia un ciclo que comprende la evaporación del agua, la formación de las nubes, las precipitaciones y la acumulación del agua de lluvia en embalses elevados. Las presas retienen el agua y con ello almacenan su energía potencial, hasta que, llegado el caso, el agua es liberada y en su descenso la energía potencial se transforma primero en energía cinética (al adquirir velocidad), a continuación en energía mecánica (al accionar una turbina) y por último en energía eléctrica (cuando la turbina acciona un generador).

Los paises que disponen de caudales fluviales abundantes y constantes obtienen amplios beneficios de la energía hidráulica, pues el agua dentro de un ciclo cerrado como éste se considera un recurso inagotable, cuyo uso además es gratuito. Como ventaja adicional, y frente a las dificultades técnicas que supone el almacenamiento de la electricidad (particularmente la producida con energía solar y eólica), la energía hidráulica sí se puede almacenar fácilmente; basta con no liberar el agua hasta que aparezca la demanda energética.

La generación hidráulica no se ve afectada por los días nublados o por las temporadas en las que no sopla el viento, pero sí es sensible a los ciclos meteorológicos de alternancia entre periodos húmedos y secos. Hay que tener en cuenta además que los embalses suelen emplazarse alejados de las grandes poblaciones, por lo que se requiere transportar la electricidad a través de grandes redes, costosas, y con importantes pérdidas asociadas. Por descontado, los embalses producen alteraciones en el entorno natural, erosiones, pérdidas de suelo fértil y modificación de cauces, entre otros impactos ambientales.

Con todo, incluso cuando las centrales hidráulicas requieren ingentes inversiones, y a pesar de ser cada vez más difícil encontrar emplazamientos adecuados, la energía hidráulica es hoy por hoy la fuente de energía renovable más empleada. A modo de ejemplo, sólo la presa de Itaipú, en Brasil, satisface el 15% de las necesidades energéticas de Brasil y el 95% de la demanda de Paraguay.

Fisión nuclear

La fisión es un proceso de rotura que experimentan ciertos átomos de gran tamaño, típicamente el Uranio (su masa es de 235 unidades, frente a las 56 del Hierro), originándose dos o más átomos más pequeños y otros subproductos.

La combustión, por ejemplo, es una reacción química donde interviene la corteza de los átomos (electrones) y se libera energía. La fisión, en cambio, es una reacción nuclear donde entra en juego el núcleo de los átomos (protones y neutrones), y donde se libera una cantidad de energía mucho mayor que en las reacciones químicas. Por este motivo, y por el hecho de no generarse CO2 en el proceso, son tan atractivas las centrales nucleares actuales.

El proceso de fisión se inicia mediante el bombardeo de un átomo de Uranio con un neutrón. El neutrón se incorpora al núcleo volviéndolo inestable, de modo que a continuación se produce la rotura y se forman dos átomos más pequeños y otros neutrones. Estos últimos neutrones, desprendidos a gran velocidad, colisionan con otros átomos de Uranio y producen más roturas y más neutrones, extendiéndose el proceso a un ritmo exponencialmente creciente -lo que se conoce como reacción en cadena-.

La reacción tal y como se ha descrito es incontrolable, y constituye el fundamento básico de la bomba atómica (Hiroshima y Nagasaki). Lo que se hace en las centrales nucleares es iniciar una reacción en cadena como la de la bomba atómica, pero empleando dispositivos capaces de absorber los neutrones desprendidos para que no se descontrole el número de fisiones. De esta forma se controla la reacción y la gran cantidad de calor desprendido en el proceso se emplea para generar electricidad "limpia".

Leyes de la Sostenibilidad (I)

1ª ley: Ni el crecimiento demográfico ni el incremento del consumo de recursos son sostenibles
Cualquier plan de desarrollo que no contemple entre sus objetivos el conseguir un crecimiento demográfico nulo acabará derivando en la insostenibilidad. Es más, toda lucha por la protección del medio ambiente es irrelevante a la postre si no se maneja el concepto de capacidad de carga y no se controlan los impactos de la población sobre el entorno.
Defender el crecimiento de la población equivale a respaldar la insostenibilidad, y aquéllos que sostienen que la sostenibilidad se puede alcanzar sin detener el crecimiento demográfico están engañándose a sí mismos y a los demás.

2ª ley: Cuanto mayor sea la población y/o el consumo de recursos, más difícil será trasformar esa sociedad en sostenible
Una población crece a un ritmo tanto mayor cuanto mayor sea la población misma, de modo que a mayor población, mayores serán los índices de crecimiento que será necesario amortiguar.

3ª ley: Una población determinada responde a un cambio en los índices de natalidad en el plazo de una vida humana (unos 70 años)
Si logramos cambiar ahora los índices de natalidad, veremos resultados a finales del siglo XXI.
El horizonte temporal de los líderes políticos está comprendido entre los 4 y los 12 años, aproximadamente.
Es muy difícil convencer a los líderes políticos para que actúen cambiando el curso de las cosas, cuando los resultados de tales actuaciones no se harán visibles en el transcurso de las vidas de dichos políticos.

La teoría de Hubbert

M. King Hubbert desarrolló un modelo matemático para predecir el ritmo con el que se extrae petróleo de un yacimiento cualquiera a lo largo del tiempo. Su teoría establece que la cantidad de petróleo extraído crece inicialmente, alcanza un máximo y decrece a continuación. Así, cuando se descubre una reserva petrolífera, al principio su producción es muy baja por las amplias necesidades de infraestructura, que van siendo safisfechas a lo largo de los años al mismo tiempo que va aumentando la profundidad de los pozos realizados. Cuando se ha instalado todo el equipamiento y las plantas de extracción necesarias y se ha perforado hasta la profundidad óptima, se alcanza un nivel de extracción máximo. Tras este pico, la producción disminuye, y lo hace cada vez más rápidamente. Esta evolución responde a una función con forma de campana, conocida como curva de Hubbert.

En la etapa decreciente el petróleo extraído se encarece progresivamente hasta alcanzarse un punto crítico en el que extraer un barril de petróleo nos cuesta la misma energía que contiene dicho barril, momento en el que la extracción de crudo con fines energéticos deja de ser rentable.

De la misma forma en que se modela la extracción de petróleo de un yacimiento puede ser representada la producción de una región o incluso de un país entero. De hecho, Hubbert predijo que la producción de los Estados Unidos alcanzaría su pico a finales de los años 60, y lo cierto es que este país registró su máximo en 1971. A partir de esta fecha la producción comenzó a experimentar un descenso alcanzando en la actualidad los mismos niveles de extracción que se tenían en la década de los 40. De acuerdo con la misma predicción, las reservas de Estados Unidos podrían dejar de ser aprovechables a finales del XXI.