Energía: tecnologías (3 de 5)

En los dos artículos anteriores enumeré las múltiples fuentes de energía que el hombre ha descubierto y desarrollado para ejecutar todo el trabajo que significa habitar y desarrollar las potencialidades del planeta, desde proveer el alimento para la vida hasta impulsar naves espaciales o suministrar energía eléctrica al mundo digital que en esta época utiliza toda la humanidad.

El problema con la energía es que su fuente no necesariamente está en la forma como el hombre la necesita en un punto y momento determinados. Además de las fuentes de energía, son necesarias las tecnologías de transformación para encauzarla y poder realizar el trabajo específico que se desea. La oscuridad de la noche pudo ser derrotada por energía lumínica. La fuente era cercana y la tecnología sencilla: transformar la madera como combustible, lo que requería derribar los árboles circundantes y hacerlos manejables. De esa fuente también podía obtenerse la energía calórica necesaria para la cocción de los alimentos. Las herramientas llegaron cuando se pudo manejar los metales. 

Para los mismos propósitos se descubrió otra fuente de características interesantes: el carbón. Para usarlo se necesitaron nuevas tecnologías de minería, transporte y almacenamiento. Su eficiencia energética resultó extraordinaria y ayudado por los avances en la química y muchas otras disciplinas el ser humano pudo crear la máquina de vapor, con la cual transformó la capacidad del ser humano para movilizarse y producir múltiples aplicaciones que requerían energía. 

La tecnología de manejo del carbón llegó a tal nivel que la humanidad calificó su uso como una revolución: la revolución industrial. Para ello, hubo que desarrollar nuevas tecnologías y herramientas al tiempo que se buscaban aplicaciones de uso de la energía. Se llegó entonces a la carboquímica, que abrió horizontes insospechados años atrás. Se transformó toda la actividad sobre la Tierra, desde la agricultura hasta la industria pesada, los ferrocarriles, el automóvil y la aviación. La humanidad se lanzó a buscar carbón en toda la superficie terrestre y lo encontró en muchos países, lo que impactó a toda la sociedad e incidió en sus relaciones.

Y siguieron encontrándose más fuentes de energía: el petróleo. Una vez más, la fuente de energía estaba allí en el subsuelo, pero había que desarrollar tecnologías para extraerlo, destilarlo y procesarlo. Se desarrollaron tecnologías y herramientas para ese propósito. El transporte de las partes que componen un taladro petrolero requiere más de 30 tractomulas; perforar un pozo puede abarcar de 15 días hasta 6 meses, según las circunstancias técnicas y geológicas. Los costos pueden llegar a decenas de millones de dólares. Y si sale productivo, un pozo de cada cinco se considera un éxito. 

El petróleo puede salir mezclado con agua o con gases, por lo que las plantas de separación son necesarias. Luego viene la tecnología de destilación en las refinerías, cuyos costos son multimillonarios. Su productividad y la trasformación que se logró con su desarrollo transformaron la vida sobre la Tierra. Un nuevo horizonte se abrió con la petroquímica y los múltiples derivados del petróleo.  

Otra fuente de energía apareció en el siglo XIX: la energía eléctrica. Su uso transformó los hogares, las ciudades, las máquinas, las industrias, la educación, la economía, la medicina y muchos ámbitos más. 

Sin embargo, la electricidad no se encuentra silvestre en la naturaleza. Es necesario transformar otro tipo de energía para convertirla en energía eléctrica utilizable. Incluso hay que transformarla de corriente continua a corriente alterna. Para ello, se requirió el desarrollo de una nueva ciencia, nuevas tecnologías, nuevas herramientas y el uso de muchas otras ramas del conocimiento. Para obtener energía eléctrica se usó primero el carbón como recurso primario y se desarrollaron las termoeléctricas a carbón, que consumían la energía potencial de este y a través de máquinas la convertían en energía eléctrica que se transportaba hasta los sitios de consumo con nuevas tecnologías de transporte de electricidad. El petróleo sirvió también como fuente primaria y finalmente el gas, que es otro hidrocarburo.

Para satisfacer la creciente demanda de la humanidad se desarrolló otra tecnología de producción de electricidad en cantidades mayúsculas y a un costo competitivo con las térmicas: la energía hidráulica. Las montañas y sus ríos son fuente de energía potencial que a través de tecnologías desarrolladas en los últimos 150 años la convierten en energía eléctrica. Como las condiciones adecuadas para la construcción de una hidroeléctrica no se ubican cerca de las ciudades y los centros de consumo, fue necesario desarrollar tecnologías, herramientas e instrumentos para su transporte a grandes distancias en altísimos voltajes y luego rebajarlas para distribuirlas a los hogares, fábricas, comercio, etc. La construcción y la puesta en operación de una hidroeléctrica toma entre cinco y siete años, si no hay inconvenientes importantes ‒que usualmente los hay‒.

Un resultado del desarrollo de las diferentes fuentes de electricidad ha permitido que cuando aparecen debilidades de uno de los sistemas ‒como las sequías en las hídricas‒, se suplen con las térmicas, que solo dependen de la disponibilidad de la materia prima. En épocas normales o de alta hidrología, los costos operacionales son menores porque se consume más la energía hidráulica. La planeación y operación de un sistema con diferentes fuentes es una tecnología altamente desarrollada.

Después de la segunda guerra mundial los científicos buscaron lo que se llamó “átomos para la paz”, que en la práctica significa usar los conocimientos adquiridos en el estudio del átomo como una fuente de energía, con el fin de transformar la energía potencial del átomo en energía eléctrica. Obviamente, esto requirió toda la ciencia, la tecnología, las máquinas, los computadores, las herramientas y diseños para lograr esa transformación. Los costos de construcción y protección son muy altos; la fuente son átomos y la productividad es alta. Los países desarrollados llegaron a incorporar una importante cantidad de megavatios producidos en las plantas atómicas a la red que lleva electricidad a los sitios de consumo.

Con estas tecnologías se cableó y electrificó todo el planeta, hasta el punto que estar conectado a la electricidad se ha convertido en un derecho mínimo del ser humano. Los países ricos demandan cada vez más electricidad para sus múltiples aparatos de la vida diaria en los hogares, en las empresas, en las sociedades. Los países pobres también demandan esa energía al irse incorporando a las formas de vida que en grado importante dependen de la electricidad para su funcionamiento. Se necesita energía en forma de combustible o en forma de energía eléctrica para hacer funcionar y progresar la raza humana, el planeta y el universo en que vivimos.

Para atender la creciente demanda y resolver problemas de diversa naturaleza, en los últimos 50 años la humanidad ha buscado otras fuentes de energía, como la luz solar, las mareas, los vientos y el hidrógeno. Están identificadas, pero las tecnologías y los instrumentos de transformación no han sido suficientemente desarrollados para proveer en sumas millonarias de megavatios lo que hoy producen las tecnologías del carbón, el petróleo, el agua, el gas, el átomo y todavía en algunos sitios, la madera. Mientras una planta hidráulica fácilmente supera los 500 megavatios de producción, una planta solar de 10 MW es ya un proyecto grande en esa tecnología.

Otra tendencia es tratar de que todo se electrifique, pero por una parte requiere tecnologías de acumulación de energía en baterías, cuya capacidad hasta ahora es muy limitada. Por otra parte, la electricidad que se consuma debe provenir de alguna fuente que está utilizando alguna o algunas de las fuentes ya desarrolladas.

En el siguiente artículo, analizaré los resultados colaterales que conllevan las fuentes y tecnologías hasta ahora diseñadas para usar energía.

Carlos Torres H.

Enero, 2023