Los seres humanos consumen 221 toneladas de carbón, 1.066 barriles de petróleo y 93.000 metros cúbicos de gas natural por segundo.
Estos materiales fueron maravillosos para la Revolución Industrial que comenzó en Gran Bretaña en el siglo XVIII y aprovechó fuentes de «nueva energía» como el carbón y el petróleo. Sin embargo, al comienzo del siglo XXI, es hora de replantearse la noción de «nueva energía». Los combustibles fósiles no tienen cabida en ninguna solución energética sostenible a largo plazo para el planeta. Deben sustituirse por fuentes de energía renovables. Pero ¿cuáles?
Tarde o temprano, la humanidad debe asumir que la única solución energética sostenible a largo plazo es la energía solar. Esto queda demostrado sencillamente por la inmensa cantidad de energía que puede proporcionar el sol frente a cualquier otro recurso renovable, como la eólica, la nuclear, la biomasa o la geotérmica. Para ponerlo en perspectiva: el potencial teórico de la energía solar es de 89 teravatios (TW), lo que representa más energía que llega a la superficie terrestre en 90 minutos (480 exajulios, EJ) que el consumo mundial de energía durante todo el año 2001 (430 EJ) procedente de todos los demás recursos juntos.
La energía solar sin conexión a la red debería ser el futuro energético de África. Sin conexión a la red significa, sencillamente, un sistema en el que las personas no dependen de infraestructuras remotas, como la conexión a una línea centralizada de transmisión eléctrica, sino que utilizan un suministro eléctrico independiente y autónomo. Estos sistemas son perfectos para quienes viven en zonas rurales. El acceso a la energía debería ser un derecho humano básico para los 620 millones de personas de África que carecen de él. Para lograrlo, hay que buscar soluciones energéticas futuras más allá de la red.
En mis años de docencia de un curso avanzado sobre energía sostenible, queda claro que la solución de «energía sostenible» requiere un enfoque multidisciplinario y conocimientos especializados en química, biofísica, biología e ingeniería de materiales.
Por ejemplo, la fotosíntesis es la solución de la naturaleza para sustentar la vida, y comprenderla por completo implica muchas disciplinas. ¿Puede la ciencia aprender de ella para ofrecer una solución energética sostenible? Sí, mediante un proceso llamado fotosíntesis artificial. Paneles fotovoltaicos (FV) de gran escala salpican el paisaje de las plantas solares. ¿Podemos imaginar células solares transparentes, con aspecto de vidrio, que puedan instalarse en la ciudad? La respuesta es sí.
Demos la bienvenida al sol
La energía es el recurso más importante para la humanidad y la energía solar es la fuente energética definitiva. El sol, como fuente de energía solar, ofrece una serie de ventajas: es abundante, prácticamente inagotable y no discrimina: ofrece el mismo acceso a todos los usuarios.
Actualmente, la Tierra consume energía a un ritmo de unos 17,7 billones de vatios (17 teravatios, TW), cifra que llegaría a 30 TW para 2050 si se mantiene una tasa de crecimiento demográfico similar. La energía solar que irradia la superficie terrestre es casi cuatro órdenes de magnitud mayor que el ritmo al que nuestra civilización puede consumirla. Evidentemente, es más que suficiente si se aprovecha adecuadamente.
El potencial energético del sol es de 120.000 TW en la superficie terrestre. En términos más prácticos, suponiendo una eficiencia de solo el 10 % y cubriendo menos del 2 % de la superficie terrestre, obtendríamos 50 TW;
La energía eólica alcanza entre 2 y 4 TW a 10 metros;
la nuclear, 8 TW: habría que construir una planta cada 1,5 días para siempre, debido al desmantelamiento;
la biomasa, entre 5 y 7 TW, utilizando todas las tierras cultivables que no se destinan a producir alimentos;
la geotérmica, 12 TW.
La solución debería estar clara: centrarse en el sol; ninguna otra fuente alcanza las cifras necesarias. Se ha considerado que la combinación de energía solar y eólica es una opción viable, al menos para el futuro de África. El desafío es que la energía solar solo resulta útil cuando se convierte en formas de energía aprovechables, como calor, electricidad y combustibles.
A continuación se presentan dos tecnologías nuevas de vanguardia que convierten la energía solar en electricidad o combustibles.
Nuevas tecnologías
Los paneles solares fotovoltaicos (FV) negros son los más conocidos para generar electricidad. Una nueva tecnología que hará época permitirá que estos paneles FV sean transparentes. Así podrían sustituir al vidrio convencional dondequiera que se utilice. Por ejemplo, en edificios grandes, los «paneles de vidrio» verticales podrían convertirse literalmente en la fuente de energía del edificio.
La empresa solar Onyx Solar ya ha demostrado la viabilidad del concepto al instalar vidrio FV en edificios en 70 proyectos y 25 países distintos. Su única competidora actual, Ubiquitous Energy, se centra más en los dispositivos móviles. En un teléfono móvil, la pantalla de vidrio se convertirá en la fuente de energía, lo que podría hacer innecesarias las baterías.
En términos sencillos, la fotosíntesis es un proceso en el que las plantas verdes utilizan la energía de la luz solar para llevar a cabo reacciones químicas. Una de esas reacciones consiste en descomponer las moléculas de agua en sus componentes: oxígeno e hidrógeno.
La fotosíntesis artificial es un proceso que imita partes de la fotosíntesis natural para adaptarlas a nuestras necesidades, por ejemplo, para producir hidrógeno. Y como el hidrógeno se considera el combustible del futuro, una importante línea de investigación busca captar y convertir la luz solar en energía y almacenar el hidrógeno.
Digamos no a la energía nuclear
En Sudáfrica, el panorama de la energía nuclear se ha visto empañado por la codicia política, en lugar de regirse por el razonamiento científico. Afortunadamente, en abril de 2017, un tribunal superior detuvo todos los avances relacionados con un futuro nuclear.
No repitamos los pecados mortales de considerar la energía nuclear como una opción; recordemos, en cambio, dos consecuencias.
Poner en marcha una central nuclear lleva 10 años y cuesta miles de millones de rands, por no hablar de ocho. Una vez en funcionamiento, estas centrales no duran para siempre: tras 50 años hay que desmantelarlas, con un coste equivalente en tiempo y dinero.
Si Sudáfrica fuera un país con reservas de uranio enriquecido y centrales nucleares, estas instalaciones serían objetivos prioritarios para los terroristas y su protección resultaría costosa. ¿Por qué correr ese riesgo?
Han pasado ya 31 años desde el desastre nuclear de Chernóbil. Devastó Ucrania y los 2.600 kilómetros cuadrados de las tierras circundantes todavía se consideran inhabitables para los seres humanos.
Un enorme escudo contra la radiación oculta ahora la mancha en ese paisaje. ¿Vale la pena correr un riesgo así en Sudáfrica cuando el sol tiene tanto potencial?
