Energía

Energía

En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.

Energías alternativas

Una fuente de energía alternativa es aquella que puede suplir a las energías o fuentes energéticas actuales, ya sea por su menor efecto contaminante, o fundamentalmente por su posibilidad de renovación. Es toda de origen solar: en 2007 se produjeron en el mundo 19,8×10³ TWh, el equivalente a 12029 millones de toneladas de petróleo de electricidad, de los cuales el 34% fueron producidos a partir de petróleo, el 26,5% de carbón, el 20.9% de gas natural, y del resto la cantidad de energía producida por fuentes renovables, entre las que se encuentra la luz solar, fue de alrededor del 0,7%.⁷​ Estas cifras contrastan con el inmenso potencial de la energía solar, ya que en promedio un total de 120×10³ TW golpean la Tierra en todo momento, de los cuales la fotosíntesis consume únicamente 90 TW del total.

Energía térmica (Combustibles fósiles)

• Carbón
• Petróleo y derivados 2013 90 000 000 de barriles por día
• Gas natural

Energía nuclear

• Fisión: una reacción nuclear, lo que significa que tiene lugar en el núcleo del átomo.
• Fusión: fusión nuclear es el proceso mediante el cual dos núcleos atómicos se unen para formar uno de mayor masa atómica.

Otras

• Energía solar
• Energía eólica
• Energía hidráulica
• Energía mareomotriz
• Biomasa
• Energía geotérmica

El consumo de energía es uno de los grandes medidores del progreso y bienestar de una sociedad. El concepto de “crisis energética” aparece cuando las fuentes de energía de las que se abastece la sociedad contaminan y/o se agotan. Un modelo económico como el actual, cuyo funcionamiento depende de un continuo crecimiento, exige también una demanda igualmente creciente de energía. Puesto que las fuentes de energía fósil son finitas y las fuentes nucleares como se ha visto en Rusia y Japón pueden ser altamente contaminantes, la única posibilidad es el desarrollo de fuentes de energía alternativas.
En la actualidad se siguen buscando soluciones para resolver esta crisis inminente. Las energías renovables en las que se trabaja actualmente son:

La energía eólica que es la energía cinética o de movimiento que contiene el viento, y que se capta por medio de aerogeneradores o molinos de viento.

• La energía hidráulica, consistente en la captación de la energía potencial de los saltos de agua, y que se realiza en centrales hidroeléctricas.
• La energía mareomotriz, que se obtiene de las mareas de forma análoga a la hidroeléctrica, través de la energía de las olas.
• La energía solar, recolectada de forma directa en forma de calor a alta temperatura en centrales solares de distintas tipologías, o a baja temperatura mediante paneles solares domésticos, en forma de electricidad utilizando el efecto fotoeléctrico mediante paneles fotovoltaicos, mediante la fotosíntesis artificial, o mediante colectores solares parabólicos y aerogeneradores Stirling
• La energía geotérmica, producida al aprovechar el calor del subsuelo en las zonas donde ello es posible.
• La biomasa, por descomposición de residuos orgánicos, o bien por su quema directa como combustible.

La dualidad energía alternativa/convencional no es una mera clasificación de las fuentes de energía, sino que representa un cambio que necesariamente tendrá que producirse durante este siglo. Es importante reseñar que las energías alternativas, aun siendo renovables, tampoco pueden acompañar un crecimiento exponencial de la producción y consumo. Por tanto, incluso aunque podamos realizar la transición a estas nuevas energías de forma suave y gradual, tampoco será posible continuar con el modelo económico actual basado en el crecimiento perpetuo. Por este motivo surge el concepto del Desarrollo sustentable: Satisfacer las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer las posibilidades de las del futuro para atender sus propias necesidades.

Dicho modelo se basa en las siguientes premisas:

• El uso de fuentes de energía renovable, ya que las fuentes fósiles actualmente explotadas terminarán agotándose, según los pronósticos actuales, en el transcurso de este siglo XXI.
• El uso de fuentes limpias, abandonando los procesos de combustión convencionales y la fisión nuclear.
• La explotación extensiva de las fuentes de energía, proponiéndose como alternativa el fomento del autoconsumo, que evite en la medida de lo posible la construcción de grandes infraestructuras de generación y distribución de energía eléctrica.
• La disminución de la demanda energética, mediante la mejora del rendimiento de los dispositivos eléctricos (electrodomésticos, lámparas, etc.)
• Reducir o eliminar el consumo energético innecesario. No se trata sólo de consumir más eficientemente, sino de consumir menos, es decir, desarrollar una conciencia y una cultura del ahorro energético y condena del despilfarro.

La producción de energías limpias, alternativas y renovables no es por tanto una cultura o un intento de mejorar el medio ambiente, sino una necesidad a la que el ser humano se va a ver abocado, independientemente de nuestra opinión, gustos o creencias.

Es costumbre decir que nuestro país tiene de todo un poco: es rico en tierras, en minerales, en diversidad de climas. Todo eso es correcto, tanto como que Argentina es uno de los países con más potencial para las energías renovables.

En la Patagonia tenemos una fuente inagotable de energía: el viento. Es de los mejores del mundo en su tipo para generar electricidad por su intensidad y constancia. A su vez, en el noroeste tenemos muchos días de sol fuerte al año para la energía solar mientras que la zona cordillerana posee una gran cantidad de sitios para la energía geotérmica. La larga línea de costa contra el océano Atlántico, por su parte, puede aportar una fuente inagotable de energía oceánica, mediante mareas u olas.

Si Argentina se lo propone, podría suplir la totalidad de su consumo eléctrico con energías de fuentes limpias y renovables, e incluso podría llegar a ser exportadora neta. En el año 2006 se creó el marco regulatorio, con la sanción de la ley 26.190/06. Esta última otorgó a las energías renovables el carácter de interés nacional, dejando asentado que para el año 2016, la Argentina deberá asegurarse que hasta un ocho por ciento de la generación de energía eléctrica provenga de fuentes renovables.

2018 Ver  Matriz energética argentina

Fotosíntesis artificial para una central de energía personal
Por Rodrigo Herrera Vegas
Para lanacion.com
Sábado 09 de abril de 2011
Daniel Nocera en el laboratorio del MITFoto: Gentileza Len Rubenstein / MIT
Los seres humanos, como animales inteligentes, hemos envidiado a las plantas desde que sabemos que son capaces de generar su propia energía. Las plantas pueden tomar la luz del sol y las sales minerales del suelo, y mediante la fotosíntesis generar la energía necesaria para vivir. Nosotros los animales no podemos, por lo tanto nuestra solución biológica es comernos a las plantas para tomar su energía y hacerla nuestra.
Así es que científicos e ingenieros vienen intentando emular a las plantas desde hace décadas y décadas. Ahora el renombrado investigador Daniel Nocera y su equipo lo han logrado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. Con un dispositivo del tamaño de una carta de póker han logrado convertir luz solar y agua en energía y, según los investigadores, con una eficiencia diez veces mejor que la de las hojas vegetales.
El pequeño dispositivo fue fabricado con silicio, material electrónico y un catalizador, sustancias que aceleran las reacciones químicas que de otro modo no ocurrirían o lo harían más lentamente.
Según claman los investigadores, ese pequeño panel solar catalizador, con apenas tres litros de agua, y bajo el sol, pueden generar energía suficiente para alimentar a un hogar durante un día. Para que logre esto, se lo coloca en un recipiente con agua bajo la luz directa del sol y allí divide el agua en sus dos componentes: hidrógeno y oxígeno. Estos son almacenados en una célula de energía, que luego se utiliza para producir electricidad.
En laboratorio el prototipo se llegó a medir su eficiencia a lo largo de 45 horas, y no tuvo ni una baja en su actividad. Lo interesante es que será barato, ya que los materiales con que está hecho el dispositivo también lo son: níquel y cobalto.
“Una hoja de planta artificial ha sido el Santo Grial de la ciencia por décadas”, dijo Daniel Nocera durante la presentación de esta maravilla tecnológica en Anaheim, California. “Creemos que lo hemos logrado. Este dispositivo muestra promesas particulares como una fuente de energía barata para los hogares de los países en vías de desarrollo. Nuestra meta es hacer que cada hogar tenga su propia central de energía”.
Daniel Nocera es un químico estadounidense de unos 50 años de edad. Saltó a la fama en 2007 cuando comenzó con la búsqueda de lo que él llama el Santo Grial, es decir, imitar la fotosíntesis de las hojas. En aquel año dijo que conquistar el secreto de las plantas llevaría a lograr un almacenamiento de la energía solar como combustible químico de una forma económica. Ahora él y su grupo claman haber logrado alcanzar este Santo Grial de la tecnología.
Hemos visto muchos descubrimientos similares anunciados por científicos e ingenieros, como el que discutimos aquí de científicos de Caltech , pero este parece estar destinado a no quedarse en titulares llamativos, ya que al parecer desde octubre del año pasado Nocera y su equipo han firmado un acuerdo con Tata Group para comercializar el invento y lanzarlo al mercado masivo.
Tata Group es un conglomerado multinacional que tiene su base en la India, en Bombay. Es la corporación más grande de la India, lidia con químicos, acero, coches, tecnología informática, comunicaciones, energía, y un largo etc.
Pero la más famosa entre quienes están a favor de la sustentabilidad es la empresa Tata Motors, que aparte de ser dueña de Jaguar, Land Rover y Daewoo, han apostado mucho por los coches híbridos, eléctricos y hasta por diseños propios de coches que funcionan con aire comprimido, el Tata OneCAT.

http://www.lanacion.com.ar/1363935-fotosintesis-artificial-para-una-central-de-energia-personal

Puntos cuánticos para aumentar la duración de la fotosíntesis artificial

Las nanopartículas ofrecen una solución a un problema clave de la división del agua con luz solar para generar hidrógeno.

El uso de la energía solar junto con agua y aire para crear combustible (la fotosíntesis artificial) está un poco más a nuestro alcance gracias a un avance producido con unos cristales nanométricos conocidos como puntos cuánticos.

Los investigadores han estado trabajando en la fotosíntesis artificial durante muchos años. Uno de los enfoques consiste en el uso de partículas que combinan materiales absorbentes de luz con catalizadores capaces de dividir el agua. Sin embargo, los materiales absorbentes de luz tienden a deteriorarse rápidamente bajo la luz del sol, haciendo que el enfoque no sea práctico.

En la revista Science, investigadores de la Universidad de Rochester (Estados Unidos) han mostrado que los puntos cuánticos no solo absorben la luz, sino que también son mucho más duraderos que los anteriores materiales absorbentes de luz. El nuevo enfoque también tiene la ventaja de no requerir ningún metal precioso, por lo que podría ser relativamente barato.

Sin embargo, no resuelve todos los problemas relacionados con la fotosíntesis artificial. El sistema de prueba de concepto desarrollado por el equipo de Rochester solo lleva a cabo la mitad de la reacción de disociación de agua, es decir, consigue crear hidrógeno, pero no oxígeno. Es más, los enfoques basados en partículas como este generan hidrógeno y oxígeno en un recipiente, y existe el peligro de que interactúen y exploten. Los enfoques alternativos a la fotosíntesis que generan hidrógeno y oxígeno en recipientes separados son más seguros.

Existen más dificultades, y nos hacen apreciar la necesidad de esfuerzos como el del Centro de Innovación del Departamento de Energía en Caltech (el Instituto de Tecnología de California, en EE.UU.). El centro está diseñado para evaluar avances como este teniendo en cuenta el modo en que podrían funcionar en un sistema de fotosíntesis artificial completo, y si tales enfoques son viables, para construirlos y probar prototipos de sistemas.

http://www.technologyreview.es/read_article.aspx?id=41770

Bibliografía

Carta encíclica Laudato Si Papa Francisco sobre el cuidado de la casa común