UNIDAD DIDÁCTICA 4
ENERGÍA Y POLÍTICAS MEDIOAMBIENTALES
INTRODUCCIÓN Los habitantes del mundo desarrollado nadamos en la abundancia energética: tenemos luz, calefacción o aire acondicionado, electrodomésticos que nos facilitan la vida y usamos todo tipo de vehículos que se mueven con combustibles fósiles. La otra parte de la humanidad sufre pobreza energética. Muchos habitantes de países en desarrollo no tienen acceso a la electricidad. ¿Te parece justo este reparto de recursos? Describe que crees que pasaría si se fuera la luz durante una semana en tu ciudad.
Contesta: 1) ¿Qué es la energía renovable? ¿Cuáles conoces? 2) ¿Qué son los combustibles fósiles? ¿Conoces alguno? 3) ¿Cuál es el principal problema ambiental que tiene el uso de combustibles fósiles? 4) ¿Qué otras fuentes de energía conoces, además de las renovables y los combustibles fósiles?
1. NUESTRA SOCIEDAD DE CONSUMO Casi todas nuestras actividades necesitan un consumo de energía y casi todos los materiales que usamos requieren para su producción grandes cantidades de energía. Se clasifican las fuentes de energía en dos grupos, según podamos obtenerlas de la naturaleza de forma limitada o indefinidamente: - Fuentes no renovables: son los combustibles fósiles (carbón, gas, petróleo) y la energía nuclear. - Fuentes renovables: son la energía solar, eólica, hidroeléctrica, geotérmica y los biocombustibles.
Como vimos en el gráfico, no todas las fuentes de energía se utilizan en la misma proporción. Tampoco es homogéneo el consumo de energía en el mundo. La media mundial por persona es de 297 W por persona, pero un habitante estadounidense consume 1460 W, mientras que un palestino consume sólo unos 0,02 W. Desde la Revolución Industrial el consumo de energía en el mundo no ha dejado de crecer. Una sociedad consume más energía cuanto más desarrollada está. El consumo mundial de energía aumentará de aquí a 2030 un 40%, y este aumento se deberá sobre todo a países emergentes, como China e India. En los países desarrollados el consumo también crece, pero más acorde con el crecimiento de la población, lentamente.
La sociedad actual está organizada en torno a los combustibles fósiles, y no va a ser fácil cambiar de modelo energético. Actualmente los combustibles fósiles producen unos 12 000 millones de kWh. ¿Crees que tenemos alguna alternativa viable que nos permita abandonar los combustibles fósiles? ¿ Cómo podríamos reducir nuestro consumo energético?
2. LOS COMBUSTIBLES FÓSILES Se agrupan bajo esta denominación el carbón, el petróleo y el gas natural, productos que por sus características químicas se emplean como combustibles. Se han formado naturalmente a través de complejos procesos biogeoquímicos, desarrollados bajo condiciones especiales durante millones de años. La materia prima a partir de la cual se generaron incluye restos vegetales y antiguas comunidades planctonicas. Constituyen un recurso natural no renovable.
- Carbón Fuente de energía que impulso la Revolución Industrial, a mediados del s XVIII. En los países más desarrollados se usa en centrales térmicas para la producción de electricidad y para calefacción, mientras que en países en desarrollo sigue siendo el combustible doméstico básico. Durante su combustión se emite CO 2 y otros contaminantes. Para reducir el impacto medioambiental de su uso se ha estudiado la captura y almacenamiento del C. La aplicación de esta técnica permitiría reducir la emisión de GEI de las centrales térmicas de carbón en un 80-90%. (Reduce la huella ecológica de este combustible). Pero hay inconvenientes: las condiciones de almacenamiento de CO2 deben ser muy estrictas, pues un escape causaría un gran desastre; la licuación y canalización del CO 2 requiere más gasto de combustible que el inicial, y el precio de la energía subiría mucho.
VENTAJAS - Bajos costes de extracción y transporte. - Yacimientos repartidos por todo el mundo, no habrá guerras por el carbón. INCONVENIENTES - Es el combustible que genera más GEI por unidad de energía producida, y también otros contaminantes.
- Petróleo Es una mezcla de hidrocarburos líquidos de origen orgánico. La mayor parte se originó hace unos 100 m. a. , en el Cretácico. Se dieron unas condiciones particulares de elevados niveles del mar y clima tropical en todo el planeta, que favorecieron la aparición de enormes cantidades de plancton en las plataformas continentales. Al morir el plancton, esas masas de materia orgánica fueron enterradas por sedimentos. Cuando estos eran impermeables, como las arcillas, impidieron el paso del aire y la oxidación de la materia orgánica, con lo que los restos se transformaron en petróleo. Este, tal como se extrae, es el crudo, que en las refinerías se transformará en gasoil, ceras, disolventes y plásticos. Los principales yacimientos se encuentran en Oriente Medio, Norteamérica, Suramérica, África e Indonesia. La primera guerra por el petróleo fue la llamada guerra del Golfo, pues tuvo lugar en el Golfo Pérsico en 1990.
VENTAJAS - Alto poder calorífico: con un pequeño depósito de combustible se obtienen muchas horas de trabajo. - Los motores de los vehículos y de gran cantidad de máquinas están adaptados a su uso. INCONVENIENTES - Su transporte es responsable de gran cantidad de vertidos al mar de desastrosas consecuencias. - Se queman a diario más de 10 millones de litros cada minuto. Es el gran responsable de cambio climático. - Sus reservas se están agotando.
- Gas natural
Aparece en los mismos yacimientos que el petrรณleo, pero, al ser menos denso, se encuentra en la parte superior.
Es una mezcla de hidrocarburos gaseosos, sobre todo metano. Las dos principales regiones donde se encuentra es en Oriente Medio (Irán y Qatar) y Asia Central (Rusia y Turkmenistán). VENTAJAS - Es el hidrocarburo que menos CO 2 genera en la producción de electricidad. Por eso sería bueno sustituir las centrales que queman carbón por las que son alimentadas con gas para frenar el calentamiento global. INCONVENIENTES - En los yacimientos de petróleo se quema el gas, en vez de aprovecharlo. Esto es así porque es muy poco denso y ocupa un gran volumen, por lo que para transportarlo se necesita reducir su volumen comprimiéndolo, y esto es antieconómico. - Nueva forma de explotación de gas por fracturación hidráulica o fracking, lo convierte en un combustible fósil sucio.
FRACKING Es una técnica para extraer gas natural de yacimientos no convencionales. Se trata de explotar el gas acumulado en los poros y fisuras de ciertas rocas sedimentarias, generalmente pizarras o margas, cuya poca permeabilidad impide el movimiento del gas a zonas de más fácil extracción. Para ello es necesario realizar cientos de pozos ocupando amplias áreas (la separación entre ellos ronda entre 0,6 a 2 km) e inyectar en ellos millones de litros de agua cargados con un cóctel químico y tóxico para extraerlo.
• ¿Qué peligros tiene para la salud y el medio ambiente? • Riesgos durante la perforación: Riesgos de explosión, escapes de gas, escapes de ácido sulfhídrico (muy tóxico en bajas concentraciones), y derrumbes de la formación sobre la tubería. Entre las sustancias disueltas a partir de la fracturación rocosa, donde está el gas y durante el proceso de fractura, se encuentran metales pesados, hidrocarburos y elementos naturales radiactivos. • Contaminación de acuíferos: Posibilidades de que una de las fracturas inducidas alcance un acuífero, contaminando el agua con los fluidos de la fracturación y con el propio gas de la formación que se pretende extraer. • Contaminación del aire: Muchos de estos aditivos son volátiles pasando a la atmósfera directamente. Por otro lado para el acondicionamiento e inyección en la red de suministro, una cantidad de este gas, en mayor o menor grado dependiendo de la calidad de la explotación, pasará a la atmósfera por escapes y acondicionamiento del mismo. El gas no convencional extraído está formado por metano en su gran parte. Este es un gas de efecto invernadero mucho más potente en la atmósfera, que el propio CO2. • Terremotos: Se ha constatado un aumento de la sismicidad coincidiendo con los periodos de fracturación hidráulica. • Ocupación del terreno: que supone un gran impacto paisajístico. El periodo de ocupación de cada uno de estos pozos es dependiendo de la riqueza energética interna del subsuelo variable entre 5 y 7 años.
3. LA ENERGÍA NUCLEAR Se obtiene por un proceso llamado fisión nuclear, en el que un elemento radiactivo, en general uranio, se fragmenta en otros dos elementos generando energía. Para acumular el calor producido, esta fisión se lleva a cabo en grandes vasijas de hormigón (reactores). En su interior se encuentra el uranio en barras separadas por agua pesada (enriquecida por deuterio), que modera la velocidad de fisión. El calor generado sirve para producir vapor, que mueve una turbina que acciona un generador eléctrico. Existen 444 centrales nucleares repartidas por todo el mundo, que proporcionan el 11% de la energía que se consume.
- VENTAJAS a) No emite GEI ni otros gases nocivos. Es una forma de energía útil para luchar contra el calentamiento global. b) Las centrales actuales son instalaciones seguras (sólo ha habido 3 accidentes importantes en 60 años). c) Las reservas probadas de uranio durarán 80 años. -) INCONVENIENTES a) La construcción de las centrales es carísima y su mantenimiento tampoco es barato. b) Si hubiese alguna fuga, la radiación es muy peligrosa y además sus efectos duran mucho. c) El tratamiento de los residuos nucleares no tiene solución, aún no se ha encontrado un lugar seguro donde depositarlos.
4. LAS FUENTES RENOVABLES DE ENERGÍA Las energías renovables tienen su origen en dos fuentes: - La energía solar: calienta la tierra, hace crecer la vegetación, mueve la atmósfera y evapora el agua, que al elevarse adquiere energía potencial. Produce la biomasa de la que obtenemos los biocombustibles, y es la fuente de la energía solar, eólica e hidroeléctrica. - El calor interno de la Tierra: se aprovecha como energía geotérmica. La energía solar es la única de las renovables con capacidad para sustituir a las fósiles. El resto aportan poca cantidad de energía.
La demanda mundial de energía es unos 15 TW. La energía hidráulica aporta 2,6 TW, la geotérmica 3,8 TW, la biomasa 9, la eólica 20 y la solar 50TW. El uso de estas energías aumenta rápidamente. Hace falta tiempo para cambiar las infraestructuras, para construir miles de centrales solares. VENTAJAS: - No emiten GEI - Son inagotables - Ofrecen los mismos rendimientos que el petróleo o el gas INCONVENIENTES - Son minoritarias - Son más caras - No pueden almacenarse, excepto los biocombustibles
4.1 ENERGÍA SOLAR Está creciendo a un ritmo cercano al 30% anual. Se captura de dos formas: a) Energía solar fotovoltaica: se usan paneles fotovoltaicos que la transforman en electricidad. (esquema) b) Energía solar térmica o termosolar: en las centrales termosolares, un conjunto de espejos envían la radiación solar a un único punto, donde se alcanzan temperaturas muy altas que producen vapor de agua que mueve una turbina y genera electricidad. (esquema)
París, 2015. Cumbre del Clima: ALIANZA SOLAR. 120 países aíáticos, africanos y latinoamericanos, también Francia, se proponen unirse para compartir tecnología para conseguir abaratar la producción de paneles solares. VENTAJAS - Energía limpia - Es inagotable - Podría por sí sola tomar el relevo de las fósiles
INCONVENIENTES - Fabricar paneles solares en caro, requiere mucha energía y metales poco abundantes, como plata y estaño. Cada kilovatio hora producido cuesta 4 ó 5 veces más que el generado en una central térmica o nuclear. Aunque un panel solar cuesta hoy 100 veces menos que hace 40 años. - Su producción es intermitente, en días nublados el rendimiento de una central se reduce mucho. - No puede almacenarse.
4.2 ENERGÍA EÓLICA Los aerogeneradores usan el movimiento de sus aspas para producir electricidad mediante un generador. España es, tras Alemania, el 2º país europeo en producción de energía eólica y el 5º país del mundo por potencia eólica instalada. Existen parques eólicos marinos, más eficientes que los terrestres, pues en el mar el viento es más fuerte y constante. Dinamarca obtiene el 57% de su energía mediante parques marinos.
VENTAJAS - Energía limpia - Inagotable - Podría relevar a las fósiles
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INCONVENIENTES No se puede almacenar El viento no es estable, por lo que la producción es variable. Los aerogeneradores producen ruido Mueren muchas aves migratorias al cruzarse con las aspas de los aerogeneradores
4.3 ENERGÍA HIDROELÉCTRICA Para su obtención, se crea un salto de agua mediante una presa y se hace fluir el agua por una turbina, cuyo giro produce electricidad. El 19% de la energía mundial se obtiene de este modo, pero este porcentaje tiende a descender, pues la mayor parte de los emplazamientos posibles de presas ya están utilizados. Una innovación interesante son las presas reversibles, dotadas de un sistema de bombeo que, cuando hay exceso de energía eléctrica en la red, eleva el agua a otra presa río arriba. El agua vuelve después a la presa inicial, recuperándose parte de la energía.
4.4 ENERGÍA GEOTÉRMICA
Es la única energía renovable que no depende del Sol, sino del calor interno de nuestro planeta. En algunas zonas el gradiente geotérmico* es alto, y se puede aprovechar el calor de las rocas. Los emplazamientos en los que se obtiene la energía geotérmica puede ser de dos tipos: - De baja energía: sólo proporcionan agua caliente. Para obtenerla se instalan unas tuberías que inyectan agua en el subsuelo, donde se encuentran rocas a temperatura elevada. El agua caliente se emplea para calefacción o agua caliente sanitaria. - De alta energía: son aquellos yacimientos que emiten vapor, que se emplea para mover una turbina y producir electricidad. Finlandia obtiene por medio de centrales geotérmicas el 66% de su energía. *Se denomina gradiente geotérmico a la variación de temperatura, que aumenta con la profundidad en la corteza terrestre. El valor promedio de este gradiente es de 25 a 30 °C por cada kilómetro de profundidad, considerando que se avanza desde la superficie hacia el centro de la esfera terrestre.
VENTAJAS - Es una energía limpia y prácticamente inagotable
INCONVENIENTES - Sólo está disponible en aquellas zonas con un vulcanismo intenso y un mínimo de pluviosidad para recargar los acuíferos que proporcionan el vapor. - Las instalaciones son costosas. - Los gases volcánicos contienen óxidos de azufre, que son contaminantes y corrosivos para la instalación.
4.5 BIOCOMBUSTIBLES Son combustibles líquidos, como el bioetanol o el biodiésel, que se obtienen a partir de cultivos vegetales ricos en azúcares, como los cereales, o en grasas, como el girasol. Son una posible alternativa a la gasolina y el diésel de los vehículos. Estos biocombustibles se emplean mezclados con la gasolina en proporciones variables.
VENTAJAS -
INCONVENIENTES
Son una fuente renovable de energía que puede sustituir en parte al petróleo. Su producción se puede ajustar fácilmente a la demanda. Se pueden almacenar. Su uso reduce la dependencia de la importaciones de petróleo.
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Encarecimiento de alimentos, pues la producción de biocombustibles requiere grandes superficies de terreno, que podrían estar dedicadas a cultivar alimentos. Si el vegetal que se dedica a la producción de combustible es de uso alimentario, como el maíz o el girasol, el precio del alimento correspondiente aumentará mucho debido a su escasez. Muchos de estos nuevos cultivos se siembran arrebatando terreno a la selva tropical. Con la deforestación, no habrá bosque que absorba CO2 y contribuya a reducir su concentración atmosférica.
5. LA ENERGÍA EN EL FUTURO - Fusión nuclear En el interior de las estrellas, los núcleos de los átomos hidrógeno, acelerados a grandes velocidades, se funden y dan lugar a núcleos de helio generando una gran cantidad de energía. Este es el proceso que se intentará duplicar en un tokamak, un reactor toroidal, es decir, con forma de rosquilla, de 5000 toneladas de peso. En este rotor se emplean campos magnéticos muy potentes para confinar deuterio y titrio, dos isótopos* del hidrógeno que se obtienen del agua de mar. Para que ocurra la fusión, dichos isótopos se deben comprimir y alcanzar temperaturas de 150 millones de 0C, con lo que generarían helio y unos 500MW de potencia térmica que movería una turbina para generar electricidad.
VENTAJAS - La fusión nuclear combinaría las ventajas de las renovables (no emite productos contaminantes) con las mejores cualidades de las fósiles: energía continua día y noche.
INCONVENIENTES - La fusión presenta numerosos problemas técnicos, que derivan de la dificultad de mantener confinado un gas a una temperatura tan alta. - El titrio es bastante radiactivo. - Se generan neutrones muy energéticos que causan grave deterioro de los materiales y producen residuos radiactivos.
- Las pilas de combustible Son un tipo de batería que convierte la energía química del combustible que la alimenta en energía eléctrica mediante la siguiente reacción: H2+O2 2H2O El combustible suele ser hidrógeno gaseoso. Actualmente se emplean estas pilas para suministrar electricidad a edificios y pequeñas poblaciones. Pilas más pequeñas se usas en autobuses y coches eléctricos. El hidrógeno se obtiene de dos fuentes: agua o el metano (CH4).
VENTAJAS No produce ningún contaminante al funcionar, su único producto es agua.
INCONVENIENTES - No existe una red generalizada de suministro de hidrógeno. - El hidrógeno presenta elevado riesgo de explosión. - Cuando el H se obtiene por hidrólisis del agua, se consume mucha energía eléctrica que suele proceder de combustibles fósiles; si se obtiene del CH4 genera mucho CO2. - Para emplear H en vehículos es necesario comprimirlo muchísimo, para que genere mucha potencia. Esto es carísimo.
Para saber mås‌ http://www.lavanguardia.com/vida/20160513/40 1776980222/astronomos-espanoles-detectan-gas -precioso-helio-3-en-abundancia.html https://www.ahorasemanal.es/helio-3,un-combustible-alternativo
6. LA SOCIEDAD Y EL PROBLEMA MEDIOAMBIENTAL Hay 4 colectivos especialmente implicados en los temas medioambientales: ecologistas, que denuncian los problemas; científicos, que los investigan y buscan soluciones; políticos, que elaboran leyes de protección del medioambiente, y jueces, que velan por su cumplimiento. - Comunidad científica Tienen dos tipos de actitudes: una es de estudio y denuncia y otra es de mitigación: • El club de Roma: 1968, se reúnen en Roma un grupo de científicos y políticos para discutir sobre el futuro de la humanidad. Este club dio la primera voz de alarma sobre problemas medioambientales. Su tesis: un desarrollo ilimitado es imposible en un planeta con recursos limitados, como lo demuestra la huella ecológica de la humanidad, que es mucho mayor que la superficie del planeta. Propusieron frenar el desarrollo antes de que fuese demasiado tarde.
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El Comité Intergubernamental sobre el Cambio Climático: la comunidad científica reaccionó pronto ante el problema medioambiental más urgente. En 1988, el climatólogo James Hansen advirtió que la emisión de GEI ya había alterado el clima del planeta, y ese mismo año, las Naciones Unidas crearon este comité, en el que se integraron casi 3000 científicos de todas la áreas relacionadas con el clima. Hasta ahora, el IPCC ha emitido cuatro informes sobre el estado del clima, el último en 2007, en los que ha afirmado que con un margen muy alto de probabilidad, el calentamiento global es consecuencia de la actividad humana. La Geoingeniería aspira a dar soluciones técnicas para influir en el clima terrestre y combatir el calentamiento global. Los escasos intentos realizados hasta ahora han tenido resultados discutibles y han encontrado una fuerte oposición por parte de los organismos ecologistas. La geoingeniería propuso reducir la concentración atmosférica de CO2, o reducir la radiación solar que alcanza la superficie terrestre, para ello propuso métodos como aerosoles reflectantes, espejos espaciales, siembra de nubes, repoblaciones forestales...
- Comunidad política En 1974 varios ciéntificos británicos advirtieron que el ozono estaba desapareciendo sobre la Antártida. En el Protocolo de Montreal, se llegó al acuerdo de prohibir la fabricación d clorofluorocarbonados, sustancias causantes d este problema. A pesar de ello, la ozonosfera no se recuperará totalmente hasta 2075. Pero los CFCs se pueden reemplazar fácilmente, al contrario que el uso de petróleo y carbón. Los sucesivos acuerdos para frenar el cambio climático, como el Protocolo de Kioto, han conseguido muy poco. El 12 de diciembre de 2015, se aprobó el llamado Acuerdo de Paris, que entrará en vigor en 2020. En este, 186 países presentaron sus compromisos para reducir sus emisiones de GEI. Los principales puntos aprobados fueron: - Esfuerzo para que el aumento de temperatura sea inferior al 1,5 ºC - Los países desarrollados aportarán 100 000 millones de dólares al año para ayudar a los no desarrollados a cambiar su economía - Los compromisos se revisarán cada 5 años con el objetivo de alcanzar un equilibrio entre emisión y absorción de GEI.
7. ¿Cómo podemos salvar el planeta? Existen dos tendencias claras respecto a qué debemos hacer si queremos un planeta vivo. Una de ellas admite que continúe el desarrollo económico, mientras que la otra plantea que debemos empezar a decrecer. En 1987 se propuso el concepto de desarrollo sostenible: es aquel que satisface las necesidades de la generación presente sin poner en peligro la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades.
Además, para este desarrollo se precisa: - Que no se exploten los recursos renovables a un ritmo mayor que el de su reposición, y tampoco más que en la medida en que los recursos no renovables sean sustituidos por recursos alternativos. - No se arrojarán al medio más residuos que los que pueda absorber. La humanidad ha roto el equilibrio con el planeta en su conjunto, como indica la huella ecológica global. Nuestra civilización es insostenible. Por tanto, no parece recomendable más desarrollo. Por muy cuidadoso que este fuera con el entorno, seguiría aumentando la carga sobre el planeta.
La única solución es olvidar el actual modelo económico, que propone el crecimiento indefinido, y su estilo de vida consumista. Empieza a oírse el concepto decrecimiento, propuesto por un premio Nobel en economía. Una forma de reducir nuestra huella ecológica y de transmitir a los países en desarrollo la idea de que somos un mal ejemplo. Puede ser una utopía, pero no es contradictoria. Como ha dicho James Lovelock: El desarrollo sostenible es un concepto contradictorio. Es imposible cualquier tipo de desarrollo. Ya hemos ido demasiado lejos, y lo que necesitamos es una retirada sostenible del caos en el que nos encontramos.