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La historia de la energía y los humanos. Pasado, presente y futuro. (I)

01/02/2020


Texto con licencia CC-BY-NC escrito por Felix Moreno salvo que se indique otra cosa. Esto significa que pudes copiar, corregir, traducir y publicar en tu web si lo deseas siempre que enlaces al original y mantengas la misma licencia. Me gustaria traducir cada uno de estos relatos a cualquier idioma que alguien hable, japones, inglés, catalan, vasco, gallego, bable, asturleones, aragonés, frances, guarani... me gustaría publicar en papel en otros idiomas y llegar a gente sin internet. ¿me ayudas?
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En este breve artículo de dos partes voy a aventurarme a predecir el futuro del mix energético de finales del siglo XXI y del XXII, tal vez incluso mediados de este siglo. Revisaremos las fuentes de energía que tenemos, hemos tenido, y que tendremos.

Y es que toda la energía en forma de trabajo útil tiene como origen el BIG BANG, desde ese momento la energía disponible se ha ido distribuyendo por todo el universo, formando átomos, que forman estrellas, que se descomponen y liberan radiación, y nuevas estrellas a base de los restos de las anteriores, que se vuelven a descomponer liberando más radiación... y así hasta que solo quede radiación dispersa por todo el universo...

Vamos a empezar primero hablando de todas las fuentes de energía que tenemos o hemos tenido los humanos.

Básicamente a dia de hoy todo partiría de: EXPLOSIÓN DE ESTRELLAS MUY ANTIGUAS GENERANDO MATERIA MUY PESADA QUE ACABARÁ PRODUCIENDO FISIÓN NUCLEAR, y ESTRELLAS JÓVENES COMPRIMIÉNDOSE Y QUE ACABAN GENERANDO FUSIÓN NUCLEAR, es decir estrellas comprimiendo y generando átomos sencillos Y LIBERANDO, de paso, INGENTES CANTIDADES DE ENERGÍA, y expandiéndose al explotar generando átomos complejos que se van descomponiendo. En ambos procesos de fusión y fisión se libera mucha energía. Y esto es todo, fin, (bueno, luego la gravedad hizo el resto). Fusión = Unir átomos, Fisión = Separar átomos.

FIN.

En serio, esto es todo lo que hay, deja de leer.

¡Ji,ji! bueno, vamos a entrar en más detalle, a ver porqué digo esto...

Para empezar vamos a hablar de la energía nuclear, que básicamente es cuando explotaron estrellas hace “millions of years ago”. Hace 4.600 millones de años, una estrella supernova cercana explotó, y en esa explosión la materia se compactó tanto que se produjo una fusión de átomos, materiales que se habían formado dentro de la estrella consumiendo el helio y fusionando como hierro, oxígeno o carbón, se apelotonaron (fusión nuclear) tanto en esta explosión que algunos tan fusionados produjeron átomos nuevos muy muy pesados, llenos de protones y neutrones absorbiendo mucha energía en el proceso, estos fueron los primeros trozos flotantes de uranio, plutonio y otros. Al ser tan pesados, muchos son altamente inestables y acaban perdiendo protones y neutrones, liberando radiación en diferentes formas como calor y luz, y convirtiéndose en otro tipo de átomos, por eso son materiales radiactivos.

Estos materiales se arremolinaron por atracción gravitatoria con el resto de átomos que había por ahí flotando y formaron planetas, lunas y estrellas. La tierra tiene en su núcleo muchísimo material atómico radiactivo que mantiene mientras se descompone su núcleo caliente, y la superficie, ya no tanto. Esta radiación de estos átomos radioactivos descomponiéndose en otros átomos más estables es terriblemente energética, pues está deshaciendo una explosión de una estrella. Esa radiación que una vez fue energía de una explosión estlar es la que usamos para hervir agua dentro de una central nuclear, que es una especie de motor de vapor, donde el agua calentada mueve una turbina de vapor como las que movían los trenes a vapor cuando quemábamos carbón. Por cierto hay que recordar que en la corteza terrestre no hay tanto material radioactivo, o al menos no tanto utilizable, además de que solo podemos acceder a un máximo de uno o dos kilómetros de profundidad en nuestras minas.

El siguiente lógico sería la energía nuclear del núcleo de la tierra. Mucho material radioactivo se quedó dentro de la tierra, éste mantiene caliente el planeta por dentro, calentando el agua y la tierra del subsuelo. De aquí podemos calentar agua, producir electricidad a través del material caliente que sale desde el subsuelo, etc.

Para continuar tenemos la energía del agua evaporada cayendo desde el cielo. El sol que es una estrella activa está continuamente fusionando átomos de helio y liberando energía en el proceso. Esa radiación es la que intenta salir del sol, pasa unos 170.000 años intentando salir del sol, y cuando llega a la superficie del mismo, en 8 minutos está en la tierra. Esa energía que lleva esa radiación solar hace que las moléculas del agua pillen velocidad al chocar con los fotones solares, y llegado el momento pasen de estado líquido a gaseoso, formándose las nubes, porque el agua en forma de vapor flota y sube, y llegado el momento, se vuelve a convertir de gaseoso a líquido y precipita en todos sitios. Entonces tenemos un montón de materia que se empieza a desplazar hacia abajo primero por el cielo y luego por la tierra acelerada por la gravedad. Esta materia acelerada por la gravedad tiene una energía que nosotros convertimos en energía eléctrica mediante dinamos gigantes, o en energía mecánica para hacer trabajo útil como pegar golpes, moler... y básicamente eso, pegar golpes y moler, moviendo una rueda.

Después tenemos la energía del viento moviéndose. Como con el agua, la misma historia, fotones saliendo del sol, que llegan a la tierra, y calientan el aire, este segun el angulo de impacto de los rayos del sol, se calienta más o menos según la zona y el eje de inclinación, y se generan diferencias de temperaturas que hacen que el aire se mueva de aquí para allá. Por otro lado y muy importante también, la rotación de la tierra también influye en los fluidos gaseosos de la atmósfera, con lo que podríamos decir que también es un efecto de la gravedad del sistema solar. Nosotros inventamos formas de usar esa energía en forma de aire moviéndose para quitarle una poca de velocidad al aire a cambio de que nos mueva cosas, barcos, molinos... y poco más.

Tenemos también la energía del mar moviéndose por efecto de la gravedad solar y lunar. La luna y el sol atraen de diferente forma según donde esté el agua de la tierra, haciendo que vaya y venga y creando las mareas. Nosotros podemos aprovechar esa energía por ejemplo usando esclusas que se llenen, para luego dejarla caer hacia el otro lado, o moviendo objetos flotantes de arriba y a abajo. O para desplazarnos haciendo surf aprovechando las olas.

Por otro lado tenemos la energía acumulada por plantas con radiación solar. Igual que para evaporar, la radiación solar llega a las plantas, estas usan esta radiación para convertir unas moléculas en otras, creando cadenas complejas en forma de aminoácidos a partir de moléculas más sencillas. Estas moléculas, luego nos las comemos en forma de plantas y animales, y al descomponerlas liberamos dentro de nuestras células la energía que había almacenado la planta del sol, y así podemos vivir.

El gas natural, el carbón y el petróleo vienen del mismo sitio, pero con la diferencia de que todo esto pasó hace cientos de millones de años y esa materia orgánica quedó acumulada bajo tierra. De aquí también sacamos la energía acumulada, quemando la materia orgánica creada: Biomasa, alimentos, biocombustibles...

Petróleo, gas y carbón son plantas y algas pudriéndose y compactándose lentamente, sobre todo hace 359 a 299 millones de años, en un período llamado Carbonífero. Son unos procesos muy lentos en los que interviene la presión de la materia, e incluso para el petróleo las temperaturas que vienen desde muy dentro de la tierra, que intervienen en la formación de estas sustancias, o eso dicen, supongo que hay consenso científico, más o menos.

Por cierto, me parece increíble que todavía no se sepa bien ni cuándo ni cómo se formó el petróleo, la red está llena de inexactitudes y pocos datos relevantes, incluida la Wikipedia. Para mi, “millions of years ago” es una respuesta poco satisfactoria, para nivel básico, seguramente haya estudios científicos más concretos pero no los encuentro.

La energía de la radiación solar en su uso directo, llegó con los griegos, lo que se llama energía solar pasiva, es decir, usar la radiación del sol que ya explicamos antes para calentar edificios y habitáculos, sobre todo en los fríos inviernos. Esto se conseguía orientando edificios y ventanas en una dirección concreta. Una evolución de la energía solar pasiva, es el uso de la concentración solar en un punto para producir calor, el llamado “efecto lupa”.

Y la única novedad real en siglos, fue en el siglo XIX, la energía solar fotovoltaica, es decir convertir la radiación del sol -de la que ya hemos hablado antes- directamente en electricidad: al chocar los fotones contra un tipo de material, saltan electrones de ese material que se convierten en una corriente eléctrica aprovechable.

Fusión nuclear (juntar átomos): Hay otra, que a día de hoy no nos da más energía que la que aportamos, y que si realmente consiguiéramos dominar, estaríamos por primera vez a la altura de dioses, sería irnos al principio de este texto donde decía: “ESTRELLAS JÓVENES COMPRIMIÉNDOSE Y QUE ACABAN GENERANDO FUSIÓN NUCLEAR, es decir estrellas comprimiendo y generando átomos sencillos Y DE PASO, LIBERANDO INGENTES CANTIDADES DE ENERGÍA.” El problema es que hace falta tanta energía y tanta tecnología que no creo que lleguemos.

Las corrientes marinas, este tipo de fuente energética por ahora sólo las hemos usado para desplazar barcos desde la antigüedad, hay proyectos futuros que quieren usar esta energía mediante turbinas pero por ahor son solo prototipos. Su origen copio de la Wikipedia porque según la fuente es una definición o otra: ”En resumen, los patrones de circulación de las aguas oceánicas se originan por una compleja síntesis de fuerzas que actúan de forma diversa y variable en el tiempo y en el espacio, siendo las más importantes de estas fuerzas: el movimiento de rotación terrestre y la fuerza centrífuga determinada por dicho movimiento, el movimiento de traslación terrestre y las variaciones estacionales en la latitud y dirección originadas por dicho movimiento, la configuración del fondo submarino, la forma de las costas y su influencia en la dirección de las corrientes, la desigual absorción y transporte de calor por la radiación solar absorbida por las aguas marinas, la influencia mutua entre las corrientes marinas y los vientos, el cambio de nivel de las aguas cálidas superficiales debido a las mareas, la desviación de las corrientes debido al efecto de Coriolis (que, a su vez, también se debe a los efectos de la rotación terrestre), etc.“

Luego, hay otras formas, probablemente se me haya olvidado alguna, si conoces más o ves errores en estos textos por favor envíame un email a [email protected]

Resumiendo: 1, energía nuclear. 2, energía nuclear del centro de la tierra. 3, viento. 4, lluvia. 5, gravedad de la luna. 6, plantas en el presente. 7, plantas en el pasado. 8, energía solar. 9, energía solar fotovoltaica.

Y esto es todo lo que tenemos.

Y luego está la fusión nuclear, que algún día llegará, dicen, y las corrientes marinas que quién sabe si las utilizaremos en el futuro y cuál será su impacto medioambiental.

Continuamos en La historia de la energía y los humanos. Pasado, presente y futuro. (II)

. 01/02/2020


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