Fuentes de Energía Sostenible y Tasas de Adopción

Un número creciente de habitantes a nivel mundial y la conciencia ambiental están impulsando la necesidad/deseo de tratar nuestro hogar (la Tierra) de una manera más amable.  Afortunadamente, si miramos lo suficientemente de cerca, podemos encontrar distintas formas de energía aprovechable a nuestro alrededor.  Cualquier objeto que esté en movimiento, produzca calor o incluso luz, es una fuente potencial.

Identificar fuentes de energía es la parte fácil.  El obstáculo difícil de superar es aprovechar esos recursos de manera fiable y constante.  Afortunadamente, los avances en la ciencia de materiales han permitido eficiencias que antes eran inimaginables.

Energía Sostenible

Antes de sumergirnos en algunos ejemplos de energía limpia y las empresas que impulsan su utilidad, es importante comprender la diferencia entre fuentes sostenibles y renovables.

En pocas palabras, la energía renovable proviene de fuentes que reponen su suministro de forma natural más rápido de lo que lo consumimos.  Sin embargo, eso no significa necesariamente que estas fuentes proporcionen energía limpia, solo que el suministro no puede agotarse con la demanda actual.

La energía sostenible, por otro lado, se refiere a fuentes y soluciones capaces de satisfacer las necesidades energéticas a largo plazo limitando sus efectos ambientales, económicos y sociales.  Estas fuentes consideran a las generaciones futuras y buscan otorgarles una Tierra verde, en lugar de una continuamente devastada por el carbón, el petróleo, el metano y otros ejemplos sucios de energía.

Cabe señalar que, aunque existe una distinción entre fuentes sostenibles y renovables, en la mayoría de los casos ambos términos se aplican.  Naturalmente, aquellas que logran ser ambas son las más intrigantes.

Por lo general, la energía debe cumplir tres criterios para considerarse sostenible.

• Ambientalmente sostenible
• Financieramente sostenible
• Socialmente sostenible

Un ejemplo común de fuente de energía sostenible es la energía hidroeléctrica.  Gracias a las mareas que provoca la Luna, las olas impulsadas por el viento y el ciclo del agua, siempre habrá agua corriente en la Tierra.  Aprovechar la energía cinética del agua en movimiento no solo es un proceso que se renueva naturalmente, sino que es sostenible cuando se diseña para limitar los efectos sobre los ecosistemas y las comunidades y resulta viable desde el punto de vista económico y social.

La biomasa ilustra por qué una fuente renovable no es automáticamente sostenible.  La implementación más obvia es quemar madera como fuente de calor.  Aunque el suministro de biomasa puede reponerse más rápido de lo que la usamos, su sostenibilidad depende del origen y la regeneración de la materia prima y de las emisiones de gases de efecto invernadero durante todo su ciclo de vida.

Un ejemplo común de fuente de energía no renovable y no sostenible son los combustibles fósiles.  Con la proliferación del motor de combustión interna, el fin de nuestras reservas de combustibles fósiles ya está a la vista.  Esta fuente, que literalmente tomó millones de años en formarse, es esencialmente no renovable, terrible para el medio ambiente y simplemente no es una fuente sostenible de cara al futuro.

Principales Candidatos

Ahora que entendemos la distinción entre fuentes de energía renovable y sostenible, aquí hay algunos ejemplos de las que tienen mayor promesa.  Cada una de ellas ya se utiliza en todo el mundo, mostrando niveles prometedores de adopción.

Es importante recordar que una no es necesariamente mejor que otra.  La mejor fuente de energía es la que está disponible fácilmente en el entorno local.

Energía Hidroeléctrica

Aprovechar el agua como fuente de energía no es nada nuevo: hemos utilizado presas y molinos de agua durante siglos.  En la actualidad, la energía hidroeléctrica es la mayor fuente de electricidad de bajo carbono del mundo, representando más del 15% del suministro total.  Los casos de uso típicos dependen de aprovechar la energía cinética del agua en movimiento para hacer girar una turbina y generar electricidad.

Un ejemplo de una organización que busca impulsar nuestra capacidad de aprovechar la energía de las mareas y nuestra comprensión de su efecto en los ecosistemas locales es el Fundy Ocean Research Centre for Energy (FORCE).  Esta organización financiada por el gobierno tiene su sede en Nueva Escocia, Canadá, donde se encuentran las mareas más grandes del mundo en la Bahía de Fundy.

En la Bahía de Fundy, más de 160 mil millones de toneladas de agua fluyen dentro y fuera, dos veces al día, todos los días, como un reloj.  La fuerza de esta agua en movimiento es asombrosa y ofrece el potencial para una producción de energía igualmente asombrosa, tan fiable como la salida de la Luna.  Este proyecto está en medio de un estudio a largo plazo sobre los posibles peligros que las turbinas mareomotrices representan para la vida marina vegetal y animal.

Según un informe del IEA de 2021, la energía hidroeléctrica representaba casi la mitad de la electricidad mundial de bajas emisiones de carbono. China es un gran productor y Estados Unidos también tiene una producción importante. La previsión citada en este artículo estimaba que el mercado de energía de olas y mareas pasaría de 590 millones de dólares en 2021 a 4.410 millones en 2028.

Energía Eólica

Al igual que la energía hidroeléctrica, la electricidad generada mediante la fuerza del viento no es nada nuevo.  En lugar de aprovechar la energía cinética del agua en movimiento para hacer girar una turbina, el proceso se replica haciendo que el viento haga girar las palas de un aerogenerador conectadas a una turbina.

Aunque el viento puede aprovecharse para crear electricidad prácticamente en cualquier parte del mundo, la práctica no está exenta de desafíos.  No solo se requieren grandes extensiones de terreno para albergar estos enormes parques, sino que el viento simplemente no es tan fiable como las mareas.  Un día puede haber viento y al siguiente puede estar quieto.

A pesar de estos desafíos, la energía eólica sigue creciendo en popularidad, representando más del 7,6 % de la producción eléctrica mundial.  En Estados Unidos, la energía eólica ya se ha convertido en la mayor fuente de energía renovable, representando aproximadamente el 10 % de su propia producción eléctrica.

Una empresa que participa en la transición energética en sentido amplio es Siemens AG (SIE.SW ) (SIE.DE ) (SIEGY).  Este conglomerado reportó unos ingresos de 72.000 millones de euros en el ejercicio fiscal 2022.  Con una historia que data de 1847, es una empresa que sabe adaptarse a los tiempos.  Con eso en mente, Siemens tiene divisiones enteras dedicadas a desarrollar tecnologías que nos permitan pasar de los combustibles fósiles a fuentes sostenibles. El negocio de aerogeneradores de Siemens Gamesa pertenece a Siemens Energy, una empresa separada de Siemens AG desde 2020.

Energía Solar

Si bien las turbinas son fundamentales en la generación de electricidad al utilizar fuentes como la hidroeléctrica o la eólica, ya no son necesarias cuando aprovechamos la energía fotovoltaica.  El efecto fotovoltaico, que se posibilita al transferir la energía de los fotones a los portadores de carga de un material semiconductor, es la tecnología subyacente detrás de la energía solar.  El Sol es posiblemente la fuente de energía más abundante de nuestro sistema solar; ¿por qué no aprovechar todo lo que ofrece?

La energía solar es única en su capacidad de usarse en aplicaciones tan pequeñas como una batería personal, o tan grandes como alimentar ciudades.  Como todas las fuentes de energía, tiene limitaciones.  Aunque las tecnologías modernas han aumentado enormemente la eficiencia y la asequibilidad de los paneles solares, la práctica sigue siendo más adecuada para regiones con abundante luz solar.  Acércate lo suficiente a los polos y hay áreas de la Tierra que carecen de amanecer durante meses.

En la actualidad, los recientes avances en tecnologías solares han permitido que el 4,8 % de la producción eléctrica global provenga de esta fuente sostenible, con una participación creciente.  Mientras que Estados Unidos puede estar a la vanguardia en producción de energía derivada del viento, se queda un poco atrás en solar, con aproximadamente el 3 % proveniente de la captura de los rayos del sol.

Una de las empresas e innovadores más destacados en el campo de la tecnología solar es nada menos que el fabricante de vehículos eléctricos (EV), Tesla (TSLA ) (TSLA).  Durante años, la compañía ha desarrollado e instalado sus techos solares, que permiten a los propietarios eliminar los paneles solares tradicionales y usar tejas fotovoltaicas en su lugar.  A lo largo de 2022, Tesla reportó unos ingresos de $81,46 mil millones.

Energía Geotérmica

Se cree que hace eones, la Tierra estaba compuesta totalmente de material fundido, cubierta por océanos de magma.  Miles de millones de años después, se ha enfriado, y la superficie se ha vuelto habitable para la humanidad.  Sin embargo, el núcleo sigue a una temperatura muy elevada y continúa calentando las distintas capas que lo rodean.  Es esta energía, encontrada bajo la superficie de la Tierra, la que ahora estamos aprovechando, denominándola geotérmica.

La energía geotérmica funciona típicamente al aprovechar la energía térmica de la Tierra para calentar un medio líquido con alta capacidad calorífica, que luego se utiliza para impulsar turbinas que generan electricidad.  En los últimos años, la geotermia ha ganado popularidad, ya que ya no es viable solo en aplicaciones a gran escala, sino también para instalaciones residenciales como forma de calefacción.

Aunque la energía geotérmica puede aprovecharse en cualquier lugar si se excava lo suficientemente profundo, existen puntos calientes naturales alrededor del mundo que facilitan el proceso, a saber, los volcanes.  Naciones como El Salvador han reconocido esto y están realizando esfuerzos concertados para aprovechar esta fuente de energía limpia, ya que también es abundante y fiable.

Actualmente, a pesar de su promesa, se cree que la energía geotérmica representa aproximadamente el 0,4 % del suministro eléctrico mundial, porcentaje similar al registrado en Estados Unidos.  Más allá de los volcanes, la geotermia es particularmente accesible cerca de los límites de las placas tectónicas y de las fallas.  Como resultado, la costa de California es una región clave para acceder a esta energía limpia.

Para los inversores que buscan exposición a la industria de energía geotérmica, una de las empresas líderes es Ormat Technologies (ORA ) (ORA).  La compañía ha construido o suministrado equipos para más de 150 plantas de generación eléctrica y emplea a más de 1.300 personas.  En los últimos 5 años, Ormat Technologies ha generado consistentemente ingresos anuales superiores a $650 millones, y debería estar bien posicionada para capitalizar el crecimiento de la geotermia.

Mirando al Futuro

Mientras que las fuentes de energía enumeradas arriba poseen un potencial enorme para facilitar un futuro más verde, existen otro par de opciones que algún día podrían superarlas por completo.

Fusión Nuclear

La producción comercial de electricidad mediante fusión nuclear, antes propia de la ciencia ficción, podría convertirse en una realidad a medida que los científicos continúan logrando prometedores avances hacia el aprovechamiento de lo que es el ‘santo grial’ de la producción de energía.  De hecho, el progreso ha avanzado tanto que los gobiernos ahora planean construir plantas prototipo operativas antes de 2040.

Para quienes no estén familiarizados, la fusión nuclear —el mismo proceso que alimenta a nuestro sol ‘Sol’— no debe confundirse con la fisión nuclear (el proceso actual utilizado en las plantas nucleares modernas).  Cada proceso libera enormes cantidades de energía; sin embargo, la primera lo hace creando condiciones para combinar núcleos, mientras que la segunda divide elementos pesados como el uranio.

La fusión no solo libera más energía por unidad de masa de combustible que la fisión, sino que es un proceso significativamente más limpio.  El problema actual, que los científicos están tratando de resolver, es desarrollar las condiciones adecuadas para facilitar y aprovechar el proceso de manera segura.

Piezoelectricidad

Recientemente echamos un vistazo a la piezoelectricidad, y a cómo es una forma de conversión de energía muy utilizada, aunque poco conocida.  La piezoelectricidad es la capacidad de un material, ya sea fabricado o natural, de crear una descarga eléctrica cuando se le somete a presión externa.

Ya se utiliza desde hace décadas en artículos cotidianos como micrófonos, encendedores y más; la ciencia de materiales moderna sigue avanzando hacia el día en que podamos aprovechar suficiente electricidad mediante este efecto para aplicaciones a gran escala.

Al igual que la fusión nuclear, el potencial de uso generalizado de materiales piezoeléctricos solía parecer ciencia ficción.  Aunque aún falta mucho tiempo, algún día podría conducir a un mundo en el que algunos dispositivos de bajo consumo necesiten menos baterías, al convertir los materiales piezoeléctricos la energía mecánica disponible en electricidad. Esta posibilidad depende de la energía que pueda recuperarse y no elimina en general la necesidad de almacenamiento.

Conclusión

Aunque el mundo aún puede estar enganchado a fuentes de energía como los productos petrolíferos, el carbón y el gas natural, es claramente evidente que no son el futuro.  Afortunadamente, la energía está en todas partes a nuestro alrededor, y la ciencia moderna nos brinda cada vez más la oportunidad de aprovechar una lista creciente de fuentes limpias.

Mientras que el futuro podría ver a la Tierra dependiente de la fusión nuclear y dispositivos autoalimentados, será la adopción continua de la energía hidroeléctrica, eólica, solar y geotérmica lo que nos permitirá llegar allí.