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El hidrógeno como energía alternativa al petróleo
 La
tecnología del hidrógeno puede ser una de las alternativas energéticas al
petróleo que permita sortear los problemas ambientales que plantea el
actual uso de combustibles fósiles, que es insostenible, pero sólo en el
plazo de varias décadas, y a condición de que se invierta masivamente
desde ahora.
Históricamente y desde hace algo más de doscientos años,
el manejo por parte del hombre de formas de energía de mayor densidad que
la leña, como el carbón, luego el petróleo y ahora el gas natural han
brindado junto a la tecnología de conversión del calor en trabajo mecánico
y electricidad, aquellas otras tecnologías que facilitan y permiten
acceder a superiores servicios de transporte, fuerza motriz,
comunicaciones, confort en el hogar y perfeccionamiento del comercio.
El conjunto de tecnologías especialmente desarrolladas en
el siglo XX, ha elevado el nivel de consumo de energía per capita en la
mayoría de los países. Ese parámetro se toma como sinónimo de bienestar.
También, esa mayor cantidad de energía permite incrementar
la producción de alimentos, considerando que el riego y los fertilizantes
son en buena medida el resultado del dominio energético dentro del bagaje
cultural evolutivo de la humanidad, hechos que han posibilitado el
incremento vertiginoso de la población global. Toda esta bonanza que
parecía orientada hacia un destino continuo y mejor, colapsa y resulta
inconveniente para el interés común.
Afortunadamente, el ingenio humano, impulsado muchas veces
por la necesidad de encontrar alternativas, logrará en las fuentes
renovables directas o derivadas del sol, como el viento, la hidráulica, la
geotermia y la biomasa el recurso energético primario que le permita
mantener el consumo per capita e incluir al tercio de población mundial,
hoy todavía carente de servicios energéticos. Esto permitiría que el
hombre no sea dependiente exclusivo de la tracción a sangre o la leña,
cuando se tiene, empleada directamente como fuente de calor.
Así, aparece el hidrógeno, elemento en estado gaseoso en
condiciones ambientales normales, pero que es factible de almacenamiento,
transporte y distribución, lo que permite su aplicación a cualquier
segmento de la demanda.
El hidrógeno fue descubierto por el científico británico
Henry Cavendish, en 1776, quién informó de un experimento en el que había
obtenido agua a partir de la combinación de oxígeno e hidrógeno, con la
ayuda de una chispa eléctrica. Como esto elementos, no eran conocidos los
denomino "aire sustentador de la vida" y "aire inflamable"
respectivamente. El químico francés Antoine Lauren Lavoisier consiguió
repetir con éxito el experimento en 1785 y dio el nombre de oxígeno al
"aire sustentador de la vida" y el de hidrógeno al "aire inflamable".
El hidrógeno es el elemento más ligero, más básico y más
ubicuo del universo. Cuando se utiliza como fuente de energía, se
convierte en el combustible eterno. Nunca se termina y, como no contiene
un solo átomo de carbono, no emite dióxido de carbono. El hidrógeno se
encuentra repartido por todo el planeta: en el agua, en los combustibles
fósiles y en los seres vivos. Sin embargo, raramente aparece en estado
libre en la naturaleza, sino que tiene que ser extraído de fuentes
naturales.
El hidrógeno es un elemento químico que contiene energía y
que puede ser almacenado en forma líquida o gaseosa. Es 14 veces más
ligero que el aire, incoloro, inodoro y no tóxico, ya que su único
producto luego de la combustión es agua.
El hidrógeno no es fuente primaria de energía, no es un
combustible que podamos extraer directamente de la tierra como el gas
natural. La fuente más común de hidrógeno es el agua. Se obtiene por la
descomposición química del agua en oxígeno e hidrógeno partir de la acción
de una corriente eléctrica (electrólisis) generada por fuentes de energía
renovable (solar fotovoltaica, eólica, etc.). Este proceso divide el agua,
produciendo oxígeno puro e hidrógeno.
El hidrógeno obtenido puede ser comprimido y almacenado en
celdas por varios meses hasta que se lo necesite. El hidrógeno representa
energía almacenada, se puede quemar como cualquier combustible para
producir calor, impulsar un motor, o producir electricidad en una turbina.
¿Que pasaría si todos los vehículos obtuvieran de
repente su energía a partir de células de combustible basadas en el
hidrógeno?
Distintos estudios sostienen que tal conversión mejoraría
la calidad del aire, la salud humana y el clima, sobre todo si se
utilizara el viento en la generación de la electricidad necesaria para
extraer el hidrógeno del agua en un proceso sin contaminación.
De forma semejante a cómo se bombea el gas en tanques, el
hidrógeno se bombearía en células de combustible que se basan en procesos
químicos y no en la combustión, para impulsar los vehículos. Cuando el
hidrógeno fluye a través de los compartimientos de la célula de
combustible, reacciona con el oxígeno para producir agua y energía.
Tal conversión podría evitar anualmente millones de casos
de enfermedades respiratorias y decenas de miles de casos de
hospitalización.
La conversión de todos los vehículos actuales en vehículos
alimentados por células de combustible recargadas por el viento, podría
hacerse a un costo de combustible comparable con el de la gasolina, e
incluso menor si se consideran los efectos de la gasolina sobre la salud.
Las ventajas de utilizar el hidrógeno como energía son:
- No produce contaminación ni consume recursos naturales: El hidrógeno
se toma del agua y luego se oxida y se devuelve al agua. No hay
productos secundarios ni tóxicos de ningún tipo que puedan producirse en
este proceso.
- Seguridad: Los sistemas de hidrógeno tienen una historia de
seguridad muy impresionante. En muchos casos, el hidrógeno es más seguro
que el combustible que está siendo reemplazado. Además de disiparse
rápidamente en la atmósfera si se fuga, el hidrógeno, en contraste con
los otros combustibles, no es tóxico en absoluto.
- Alta eficiencia: Las celdas de combustible convierten la energía
química directamente a electricidad con mayor eficiencia que ningún otro
sistema de energía.
- Funcionamiento silencioso: En funcionamiento normal, la celda de
combustible es casi absolutamente silenciosa.
- Larga vida y poco mantenimiento: Aunque las celdas de combustible
todavía no han comprobado la extensión de su vida útil, probablamente
tendrán una vida significativamente más larga que las máquinas que
reemplacen.
- Modularidad: Se puede elaborar las celdas de combustible en
cualquier tamaño, tan pequeñas como para impulsar una carretilla de golf
o tan grandes como para generar energía para una comunidad entera. Esta
modularidad permite aumentar la energía de los sistemas según los
crecimientos de la demanda energética, reduciendo drásticamente los
costos iniciales.
Lo novedoso de esta tecnología es que la producción de
hidrógeno es realizada a partir de fuentes de energías renovables.
La economía del hidrógeno posibilita una enorme
redistribución del poder, con consecuencias trascendentales para la
sociedad. El hidrógeno tiene el potencial de poner fin a la dependencia
que el mundo tiene del petróleo importado y de ayudar a eliminar el
peligroso juego geopolítico que se está dando entre los países musulmanes
y los países occidentales. Reducirá drásticamente las emisiones de dióxido
de carbono y mitigará los efectos del calentamiento global. Y dado que es
tan abundante y existe en todas las partes del mundo, todos los seres
humanos dispondrán de energía.
No desarrollar en la Argentina una tecnología nacional
para el manejo del hidrógeno sería equivalente a una dependencia como la
que nuestro país tuvo hacia finales del siglo XIX con la importación de
carbón, que superaba el millón de toneladas para poder hacer funcionar las
locomotoras y el ferrocarril. Situación que se repitió a principios del
siglo XX con la dependencia de los combustibles derivados del petróleo. El
caso más patético ocurrió cuando el General Enrique Mosconi buscaba
asegurar el abastecimiento de carburante para los aviones que conformaban
nuestra incipiente aviación. En aquel momento, 1922, las condiciones
exigidas por uno de los gigantes petroleros que monopolizaban la venta de
naftas impulsó, por iniciativa del General Mosconi, a que nuestro país
encarara una Industria Nacional de Hidrocarburos. Buena parte del resto es
historia
En la búsqueda de una fuente de energía más limpia, la
culminación debe ser el hidrógeno mismo; hoy se están desarrollando
tecnologías para hacer esto realidad. El hidrógeno tiene el potencial de
ser utilizado en prácticamente todas las aplicaciones donde actualmente se
utiliza combustible fósil, por lo que podríamos alcanzar pronto una
economía de hidrógeno.
Nos hallamos en el vértice de una nueva época histórica en
la que todas las posibilidades se mantienen abiertas. El hidrógeno, la
materia misma de las que están hechas las estrellas como nuestro sol, esta
comenzando a ser controlado por el ingenio humano y aprovechado para fines
humanos. Proyectar la ruta adecuada al comienzo del viaje es esencial si
queremos convertir la gran promesa de una era del hidrógeno en una
realidad viable para nuestros hijos y en un valioso legado para las
generaciones que vendrán atrás nuestro.
La energía del mar, una alternativa al calentamiento del
planeta
 El
calentamiento global es muy posible que sea un concepto remoto o demasiado
incierto basada en la información obtenida de las proyecciones con
técnicas de computación que muchas veces ni siquiera pueden acertar en el
pronóstico climático de todos los días. Muchas veces, las advertencias
sobre el cambio del clima suele sonar incluso a una táctica ambientalista
para provocar miedo y obligarnos a dejar de utilizar los automóviles y
fastidiar el estilo de vida del mundo postmoderno, esto es cierto.
Pero hay malas noticias... La Tierra posee algunas
muestras perturbadoras. Desde Alaska hasta las cumbres nevadas de la
Cordillera de los Andes, el mundo está aumentando la temperatura día a
día, noche a noche y más rápido de lo que esperamos. Los resultados no son
nada alentadores: el hielo se esta derritiendo, los ríos se están secando,
y las costas se están erosionando, estos procesos comienzan a amenazar a
las comunidades así como a la flora y a la fauna. Estas no son
proyecciones, son hechos probados.
Estos cambios están sucediendo muy lejos de la mirada de
cada uno de nosotros, los humanos, pero deberíamos tenerlos en mente ya
que son presagios de lo que le puede suceder al resto del planeta.
Seguramente, algunos escépticos expresarán: el clima es
notablemente veleidoso. Hace mil años Europa era fragante y en Inglaterra
crecían las vides; hace 400 años el clima se había enfriado y el río
Tamésis se congelaba con frecuencia. ¿No será el calentamiento actual otro
capricho natural, algo que fluctúa?
Mejor no afirmarlo, expresan los expertos en el clima. Los
ritmos naturales del clima podrían explicar algunas de las señales del
aumento de la temperatura, pero hay algo más que está impulsando la fiebre
que abarca a todo el planeta.
Durante siglos estuvimos acabando con los bosques y
quemando carbón, petróleo y gas, arrojando a la atmósfera dióxido de
carbono, y otros gases que atrapan el calor más rápido que las plantas y
los océanos pueden absorberlos. El actual nivel de dióxido de carbono ya
se encuentra en las 375 ppm (parte por millón), es el más elevado en
cientos de milenios.
Sería interesante que comenzaran a difundirse el uso de
fuentes de energía no convencionales, más conocidas como energías
alternativas, como por ejemplo: la energía del mar.
La potencialidad de la energía del mar está en su
abundancia, tres cuartas partes de la superficie de la Tierra están
cubiertas por el mar, por lo que es una fuente con muchísimos recursos;
incluso algunos informes expresan que en el mar se hallan los sustitutos
de las energías convencionales.
La explotación de está energía se lleva a cabo desde hace
siglos aunque la producción de electricidad no se encuentra desarrollada,
más allá de casos puntuales. En el antiguo Egipto ya se utilizaban molinos
de marea que aprovechaban la diferencia entre mareas.
Las principales ventajas de obtener energía eléctrica del
mar es que es renovable, la abundancia del agua salada en la Tierra y que
ninguna de ellas emite contaminantes o residuos durante la explotación y
son poco agresivas con el medio natural. También debe señalarse que nos
permiten utilizar energía eléctrica en puntos de difícil acceso como
barcos o plataformas y pueden utilizarse para procesos como la extracción
de plancton, cultivos marinos o desalación de agua.
Las principales fuentes para aprovechar la energía del mar
son:
-
Energía de las mareas.
-
Energía de las olas.
-
Aprovechamiento del gradiente térmico del mar.
Energía de las mareas
La única que ha alcanzado una cierto grado de
implementación es la energía de las mareas, ya que existen centrales en
funcionamiento desde hace décadas. El precedente a las centrales
mareomotrices está en los molinos de marea, abundantes en las costas
europeas a partir del siglo XI, en especial, en Gran Bretaña, aunque hoy
día son muy pocos los que se encuentran funcionando. La idea de aprovechar
centrales mareomotrices data de la segunda década del siglo XX. La primera
gran central mareomotriz para la producción de energía eléctrica comercial
no se construyo hasta 1967 en el Estuario de Rance (Francia); es la
central más importante del mundo con una potencia instalada de 240 MW, un
salto de agua de 8 metros y un dique de más de 700 mts. siendo la
superficie de agua embalsamada de 17 Km2.
Las mareas son el movimiento periódico de las aguas del
mar debido a los movimientos de la Luna alrededor de la tierra. Para
generar energía eléctrica a partir de las mareas se procede a construir un
dique que almacena agua convirtiendo la energía potencial de ésta en
electricidad igual que en el caso de centrales hidráulicas, por medio de
una turbina. La energía producida es proporcional a la cantidad del agua
desalojada y a la diferencia de altura existente.
Debe tenerse en cuenta, dos condiciones físicas
indispensables para que se pueda captar la energía de las mareas:
- Que la amplitud física de las mareas sea como mínimo de varios
metros.
- Que la configuración de las costas permita el embalse de una
importante cantidad de agua, sin que requieran obras civiles de gran
costo.
Las ventajas de esta fuente de energía son claras, es una
fuente muy abundante y renovable, que las mareas se repiten de forma
periódica y fácilmente predecible, que se trata de una energía limpia que
no genera gases que incrementen el efecto invernadero. Entre los
inconvenientes cabe destacar que no es una tecnología desarrollada y que
las labores de instalación y mantenimiento son complejas.
Energía de las olas
Los primeros experimentos de explotación de la energía de
las olas datan de 1874, en la que se emplea una embarcación dotadas de
aletas por Henning. En Mónaco, en 1929, se presentó el "Rotor de Savonius"
donde se aprovechaba la fuerza horizontal de las olas. En la actualidad,
podemos nombrar el Convertidor de Kvaener de Noruega, basado en la Columna
de Agua Oscilante, con una potencia instalada de 500 kW que abastece de
energía eléctica a unas cincuenta viviendas. También, se debe hacer
mención de la planta japonesa de Sakata, con una generación de 60 kW y de
la planta india de Wizhinja con una generación de 150 kW.
Las olas concentran una gran cantidad de energía cinética,
pero el número de ciclos por minuto es muy bajo, entre 3 y 30 ciclos por
minuto; para obtener energía eléctrica a partir de este movimiento hay que
utilizar convertidores que conviertan estas bajas frecuencias en otras
mucho más altas necesarias para producir energía eléctrica, con las
grandes pérdidas de energía que estas conversiones conllevan.
El sistema más maduro es el de Columna de Agua Oscilante;
que es un tubo hueco que contiene aire que se comprime y expande por
efecto de las olas, éstas penetran por la parte inferior y desplazan hacia
arriba una columna de aire aumentando la presión, una turbina situada en
el extremo superior del tubo aprovecha la energía de aire.
Aprovechamiento del gradiente térmico del mar
El pionero de la energía mareomotérmica fue en 1881
D´Arsonval, aunque la primera central de este tipo no se construyó hasta
1930 en Cuba, central que tuvo una corta vida. En 1979 se montó una planta
de producción de energía eléctrica de potencia 15 kW usando energía
mareomotriz en la costa de Hawai; esta planta fue un prototipo de ensayo
de la central OTEC-1 en funcionamiento en la actualidad y de potencia
instalada 1 MW, ambas funcionan con un ciclo cerrado. También funciona en
Japón otra central con la misma potencia que la OTEC-1.
La energía mareomotérmica está basada en la diferencia de
temperaturas entre la superficie y las profundidades del mar, el gradiente
térmico. Las variaciones de temperatura en las zonas tropicales superan
los 20 grados centígrados para una distancia inferior a 100 metros; en las
zonas alejadas del Ecuador las explotación es más difícil.
No será fácil limitar las emisiones para un mundo adicto a
los combustibles fósiles. Sin embargo, Argentina ha dado un paso positivo
al asumir un compromiso con el desarrollo de las fuentes de energía que no
afectan al ambiente. El gobierno presentó un plan de acción nacional que
contiene una meta del 8% de la electricidad total provenientes de energías
renovables para el año 2013. También es sabido, que dentro del mismo
gobierno hay quienes continúan resistiéndose a la realización de esta meta
e impulsan proyectos energéticos equivocados como la terminación de la
planta nuclear Atucha II.
Las marcas que está dejando el calentamiento en el planeta
son impresionantes, sólo son una muestra de los estragos que podría traer
este siglo. ¿Podremos actuar a tiempo para evitarlos? La Tierra lo dirá.
Nota
Publicado originalmente en la revista online Waste. Mayo
2006
http://waste.ideal.es/Indice.html
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