| Energía solar: la energía del pasado, el presente y el futuroPor Luis Bérriz Pérez* Fuente original ¿Puede realmente la humanidad satisfacer sus necesidades energéticas solamente con la energía solar en sus diferentes manifestaciones? Para contestar esta pregunta, concretémonos al caso Cuba, y después podrán extrapolarse las conclusiones. |  |
La radiación solar es la fuente primaria de todas las fuentes renovables de energía (exceptuando las mareas): las energías hidráulica, eólica, de la biomasa, solar térmica, solar fotovoltaica, del gradiente termo-marino y de las olas. En el territorio cubano, con un poco más de 110 mil kilómetros cuadrados, se recibe una radiación solar equivalente a 50 millones de toneladas de petróleo cada día. Eso significa que la radiación solar que recibe Cuba, en un solo día, es mayor, en su valor energético, que todo el petróleo que consume el país durante cinco años. Dicho de otra forma: En Cuba se recibe 1 800 veces más energía solar que el petróleo que consume. Pero, ¿qué cantidad de esta energía utilizamos? En procesos naturales, inconscientemente, utilizamos un valor considerable de esta energía y vamos a poner solamente tres sencillos ejemplos:
Imaginemos que en una noche oscura estamos en un estadio de pelota o de futbol. El estadio está iluminado como si fuera de día. ¿Cuánto petróleo consumimos hoy en día, para que ese estadio esté iluminado durante unas cuantas horas? ¿Cuánto petróleo tuviéramos que utilizar si quisiéramos también iluminar, en ese momento, no sólo ese relativamente minúsculo terreno, sino todo el territorio nacional? Sin embargo, Cuba está completamente iluminada todos los días doce horas como valor promedio, gracias a la energía solar.
Imaginémonos ahora que estamos en un invernadero o cámara de clima controlado para el crecimiento de plantas con iluminación artificial. ¿Cuánta energía, en nuestro caso, petróleo, se consume para lograr el crecimiento de las plantas en ese pequeño lugar? ¿Cuánto petróleo haría falta si ilumináramos artificialmente todas las plantas de Cuba para, mediante la fotosíntesis, producir su crecimiento y desarrollo? Sin embargo, en toda Cuba crecen los bosques, los cultivos agrícolas y todas las plantas, gracias a la energía solar.Imaginémonos que estamos en un área con un sistema de riego con bombeo eléctrico. ¿Cuánta energía eléctrica se consume en ese pequeño terreno? ¿Cuánto se consumiría si quisiéramos extender ese riego a todo el país? Sin embargo, la inmensa mayoría del riego que existe en el territorio nacional lo produce la lluvia que cae, gracias a la energía solar. Podemos poner muchos ejemplos más, tales como el calentamiento del aire y del medio ambiente en general, el movimiento del aire, también imprescindible para la vida, etc., pero ahora se hace evidente la contradicción cuando se plantea, con auxilio de las estadísticas, lo siguiente: «La mayor parte de la energía que utilizamos es a partir del petróleo (en otros países también con la hulla y los reactivos nucleares) y sólo una pequeña parte, con el uso de las fuentes renovables de energía», cuando lo que deberíamos decir es precisamente lo contrario: «La mayor parte de la energía que utilizamos es a partir de las fuentes renovables de energía, y sólo una minúscula parte, con el uso del petróleo». Pudiéramos agregar, además, que el petróleo es la principal fuente energética en los procesos artificiales (iluminación artificial, climatización, industria, transporte, etcétera), pero aún siendo tan poca comparada con toda la energía que aprovechamos (donde se incluyen los procesos naturales), es la principal causa de la contaminación ambiental y del cambio climático, pues rompe el equilibrio térmico en el planeta. La pregunta inicial ahora cambia: ¿Puede también la energía solar en sus diferentes manifestaciones suministrar, además de la energía utilizada en los procesos naturales, esta relativamente pequeña cantidad de energía utilizada en los procesos artificiales, necesaria también para satisfacer las necesidades de la humanidad? Algunos plantean, repitiendo lo que otros sostienen por determinados intereses, y quieren que todos se lo crean, que: • El aprovechamiento de las fuentes renovables de energía es muy costoso. • La energía solar es muy dispersa y se necesitarían grandes cantidades de terreno para producir la electricidad necesaria, en detrimento de la agricultura. • Las fuentes renovables de energía son intermitentes y por lo tanto, podrán suplir, como máximo, solamente entre 15 y 20% de la energía necesaria. El resto, tendrá que seguir produciéndose con fuentes convencionales. Analicemos uno a uno esos criterios. Primera suposición: Alto costo de las fuentes renovables de energía. Todos (o casi todos) sabemos que los precios del petróleo, la hulla y los reactivos nucleares son ficticios y especulativos. ¿Cuánto cuestan los gastos militares, cuyo principal objetivo es el dominio de la energía, pues quien domine la energía, domina el mundo? ¿Cuánto han costado y cuestan las guerras que se han hecho, y se hacen, con el objetivo real del dominio de la energía? ¿Cuánto cuestan las vidas de millones de seres humanos que han muerto y siguen muriendo por causas de esas guerras? ¿Cuánto ha costado y sigue costando el accidente de Chernobil? ¿Cuánto ya está costando, y costará por muchos años, el derrame petrolero del Golfo de México? ¿Cuánto cuestan los efectos del cambio climático provocados por el uso indiscriminado de los combustibles fósiles, que ya están poniendo en peligro la supervivencia en nuestro planeta? ¿Cuál sería el precio de un barril de petróleo, si se le cargaran todos esos costos indirectos? ¿O el de una tonelada de hulla, o el de un kilogramo de reactivo nuclear? Indiscutiblemente, sería impagable, pues la mayor parte de dichos gastos, que serían los necesarios para descontaminar el medio ambiente y detener el cambio climático, en estos momentos no la paga nadie, sino que la pagarán las futuras generaciones con desastres, muerte y la posible desaparición de la civilización actual, si no se toman, ahora, las medidas imprescindibles. Segunda suposición: La dispersión y necesidad de área excesiva, en detrimento de otras actividades como la agricultura. Solo un pequeño ejemplo: Si utilizamos un panel fotovoltaico con una eficiencia de 15%, como los que se comercializan actualmente, la electricidad producida sería de 300 kWh por cada metro cuadrado de panel cada año. La Autopista Nacional, desde Pinar del Río hasta Guantánamo (cuando esté terminada), tiene en números redondos 1 000 kilómetros de largo. Vamos a imaginarnos que le ponemos a esta autopista un techo de 60 m de ancho, a todo su largo, con paneles fotovoltaicos. De esta forma, el área techada sería de 60 kilómetros cuadrados. La producción de electricidad en ese techo sería de 18 mil gigawatt-hora al año, valor aproximadamente igual que el consumo eléctrico nacional actual. Sólo hemos utilizado los 60 km2 de la Autopista Nacional, valor insignificante de los 110 mil kilómetros cuadrados que tiene el país. ¡Cuántos kilómetros cuadrados todavía disponemos de techos y otras carreteras! y ¡sin robarle un solo metro cuadrado a la agricultura! Y algo más: lo que se plantea como una desventaja, la dispersión de la energía solar, es, al contrario, una de sus mayores ventajas. Como la radiación solar llega a todos los lugares, la producción de la electricidad puede estar tan cercana al consumo como se requiera, inclusive en el techo de una casa.
Tercera suposición: La limitación del uso por la intermitencia.
La intermitencia de la energía solar no está presente en todas sus manifestaciones, por ejemplo: la energía del gradiente termo-marino, la energía hidráulica y la de la biomasa son manifestaciones de la energía solar acumulada, y su aprovechamiento puede ser continuo y según las necesidades. La intermitencia está presente en la energía solar térmica y fotovoltaica, y en la eólica. En el caso de la energía solar térmica, se resuelve almacenando agua caliente en un tanque termo, método comúnmente utilizado. En el caso de pequeñas instalaciones fotovoltaicas, se suele acumular la electricidad en baterías, las cuales se calculan para que acumulen electricidad para tres días sin radiación solar directa, o sea, para tres días seguidos nublados. Los pequeños molinos de viento también acumulan agua en tanques elevados, lo que permite utilizarla cuando haga falta. El problema se reduce y se concreta a grandes instalaciones fotovoltaicas, y a grandes aerogeneradores para producir electricidad. Pero este problema ya está resuelto en las plantas nucleares con el uso de hidroacumuladoras, las cuales pueden ser también la solución en los parques eólicos y en las grandes instalaciones fotovoltaicas. De esta manera, el concepto de penetrabilidad en la red para evitar su inestabilidad, deja de tener sentido, ya que cualquier territorio puede ser abastecido totalmente con energía eólica, o solar fotovoltaica, o con ambas. Hay otro método que puede considerarse superior, aunque esté menos desarrollado «comercialmente»: la acumulación del hidrógeno mediante el uso de las celdas combustibles.
Como sabemos, las celdas combustibles son reversibles, o sea, pueden ser utilizadas como electrolizadores para producir hidrógeno y oxígeno a partir del agua, y a la vez, como generadores de electricidad, proceso en el que también se obtiene agua a partir del hidrógeno y el oxígeno. Las celdas combustibles tienen también la ventaja de tener una alta eficiencia, independientemente de su tamaño. O sea, pueden ser utilizadas tanto en una gran instalación de varios megawatt, como en una pequeña de sólo unos watt.
Una solución posible de la intermitencia de la radiación solar para el modelo propuesto de la Autopista Nacional, pudiera ser, por ejemplo, la instalación cada 10 kilómetros de una planta de producción de hidrógeno por electrólisis del agua, acumularlo y después producir electricidad con celdas combustibles a la hora que se quiera. Conclusiones 1. La energía solar es necesaria y suficiente, no solamente para la realización de los procesos naturales, sino también para energizar todos los procesos artificiales creados por el hombre (transporte, agricultura, industria, comercio, servicios sociales, viviendas, etcétera), sin romper el equilibrio térmico de la Tierra. 2. El costo del aprovechamiento de las fuentes renovables de energía para los procesos artificiales, es mucho menor que el de las llamadas fuentes convencionales, si se tienen en cuenta los gastos indirectos que éstas generan, principalmente los que actualmente no se pagan, como la contaminación y el cambio climático, que están destruyendo el medio ambiente y ponen en peligro la vida en el planeta. 3. El área necesaria para suministrar toda la energía que utilizan los procesos artificiales, es insignificante, y no compite ni con la agricultura ni con ninguna otra actividad imprescindible para la vida y el desarrollo. 4. La dispersión de la radiación solar no es un factor negativo, sino al contrario, posibilita la producción de electricidad descentralizadamente y cerca del lugar de consumo. 5. La intermitencia de la radiación solar es totalmente superable mediante la acumulación de la energía, ya sea en procesos naturales, como la energía hidráulica, la de la biomasa y la termo-marina; o artificiales, tales como el uso de hidroacumuladoras, la producción y acumulación de hidrógeno, los tanques termos y las baterías eléctricas. Sin duda, la energía solar fue la principal fuente energética en el pasado, lo es en el presente, y seguirá siéndolo en el futuro. Nuestro reto es garantizar que la energía utilizada en los procesos artificiales sea también suministrada totalmente con la energía solar en sus diferentes manifestaciones, para no seguir afectando el equilibrio térmico del planeta. Esta es una condición necesaria, aunque no suficiente, para garantizar la supervivencia de la humanidad.
* Doctor en Ciencias Técnicas. Presidente de CUBASOLAR. Autor del libro Secadores solares para productos agropecuarios e industriales y coautor del Manual para el cálculo y diseño de calentadores solares.
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