Energías Renovables y Sustentabilidad Ambiental

Resumimos algunos de los conceptos expuestos por Carlos R. Rodríguez y Ezequiel Leiva durante la charla del Café:

¿Qué es la energía?, es el primer concepto que es necesario aclarar. La definición que más nos interesa, es la que proviene de la Física. La energía es la capacidad para el trabajo. Lo que incluye un recurso natural y una tecnología asociada a este para que tenga un uso ya sea industrial o económico. La energía no es un bien, es un intermediario para que podamos conseguir bienes u ofrecer servicios. El uso de la energía impacta en todas las actividades, inclusive el medio ambiente y el clima.

En tanto que, cuando hablamos de matriz energética, nos referimos  al conjunto de energías capaces de producir electricidad (carbón, petróleo, gas, etc.),  las energías que se utilizan especialmente desde la Revolución Industrial. Pero ocurre que de las chimeneas sale “humito”. Hay emisiones. Y el uso de los recursos fósiles produce contaminación ambiental y calentamiento global. La contaminación se produce especialmente en la atmósfera, producto de la combustión de los automóviles y de la industria. Y también aumenta el calentamiento del planeta. 

Tenemos otro problema con los combustibles fósiles: son limitados. La producción de petróleo y gas en el caso de la Argentina llegó a su pico en 1999, y ya está en su etapa decreciente. El gas natural en particular tiene  una seis décadas más de duración, y en el petróleo unas cuatro décadas. 

Pero el problema mayor no es que se acabe el petróleo. Sino que el crecimiento del uso de combustibles va en proporción al crecimiento de la población, al crecimiento del consumo. El parque automotor argentino estaba constituido en 2004 por 6,4  millones de automóviles en la calle. Ahora hay 9,4 millones de autos. Tenemos más cantidad de autos y menos cantidad de petróleo. Mientras tanto, la matriz energética argentina está compuesta casi en su totalidad (90%) por combustibles fósiles, por petróleo y gas natural.

¿Cuál es la propuesta? Tenemos que hacer un cambio en la matriz energética. Donde tengamos menos dependencia de combustibles fósiles (que son limitados y contaminantes) y más inserción de combustibles limpios y renovables. La diversificación de la matriz energía está contemplada en el Protocolo de Kioto al que la Argentina suscribió.

El mercado eléctrico en la Argentina está compuesto por un poco de menos del 50%  de energía hidráulica, un poco de menos del 50 % de energía térmica, y alrededor de un 8% de energía nuclear.

Para impulsar las energías renovables contamos con la Ley nacional 26.190, que dice que para el año 2016 debemos tener al menos un 8% de la producción eléctrica con energías renovables. En este momento llegamos al 3 %. Haría falta instalar, en el caso de la energía eólica unos 3000 megavatios más. Las energías renovables se enmarcan dentro de un modelo sustentable, es decir energías que satisfagan las necesidades presentes sin que comprometan las necesidades futuras.

¿Qué potenciales tenemos en Argentina para encarar un cambio de la matriz energética?. Pues tenemos características inigualables para resolver este problema. Poseemos un potencial equivalente a un 80 % más que el consumo actual de capacidad de generación de energías renovables. En el caso de la energía eólica, hay un área cercana al 70% del territorio nacional apta para la implementación de proyectos eólicos. Describo algunos otros casos:

En el caso de la energía solar: En promedio cinco meses al año hay condiciones óptimas para emprendimientos de energía solar.

Hay pequeños emprendimientos hidroeléctricos  distribuidos en todo el ancho del país. Que sumarían unos 400 megavatios.

Poseemos proyectos viables de Biomasa (por ejemplo con residuos de basura) que proporcionarían unos 400 megavatios más.

La Argentina, por otro lado, tiene la segunda mejor área del mundo para producir energía mareo-motriz. Sólo con  esta fuente podríamos abastecer el 40 % de la demanda de energía nacional.

Tenemos geotermia.  Actualmente hay un proyecto para invertir 100 millones de dólares en Neuquén para producir energía eléctrica con el calor de la tierra y conectarlo luego a la red eléctrica.

Lo que ocurre es que el sol y los vientos no están siempre. Surgen problemas para la producción y el almacenamiento. Generalmente sucede que las fuentes de energías renovables suelen estar lejos de las fuentes de consumo. Entonces tenemos que resolver los “cuellos de botella” para solucionar el uso de energías renovables.

Ezequiel Leiva

Una economía del hidrógeno.

Para enfrentar el tema de la disponibilidad de energías renovables, una alternativa es el concepto de vectores energéticos. Estos son aquellas sustancias o dispositivos capaces de almacenar energía de tal manera que los podemos liberar en forma controlada. Se diferencian de las fuentes de energía en el sentido de que los vectores hay que generarlos. Un ejemplo de vectores son las baterías, donde acumulamos energía química, las pilas, puede ser el hidrógeno o hasta el agua  puede funcionar como un vector.

La electroquímica puede ayudar mucho en este tema. Veamos  el tema del hidrógeno, que puede funcionar como un vector energético.

El hidrógeno tiene una serie de ventajas y algunos problemas que son necesarios resolver. Podemos pensar en un círculo de energías renovables, donde se genera a través de energía geotérmica, hidráulica, solar, etc., el hidrógeno y luego mediante combustión lo volvemos a pasar a agua. Este ciclo no genera ningún tipo de contaminación ambiental. EL hidrógeno no es una fuente primaria: hay que generarlo.

Características del Hidrógeno:

Es una fuente inagotable, lo podemos producir infinitamente.

Se puede producir a partir de diversas fuentes primarias.

Reduce la dependencia de energías con fuentes fósiles, como el petróleo y el gas. 

Una de las fuentes para generar hidrógeno es el agua.  Una de las formas eficientes de quemar Hidrógeno es a través de celdas de combustibles. Las celdas son un dispositivo electroquímico donde podemos quemar en frio el Hidrógeno combinando lo con el oxígeno y así obtener agua, calor y energía.

La electroquímica está basada en reacciones químicas que se dan en una interfaz entre un conductor eléctrico, que es un electrodo, y un electrolito, que es una solución, un líquido que posee sales disueltas. 

Lo que uno logra con la electroquímica es “domar” electrones. A través de una celda electroquímica, lo que hacemos es poner un electrodo, uno de zinc, y una solución de cobre con un electrodo de cobre. El cobre tiende a absorber los electrones y el zinc a perderlos. Entonces la energía en vez de ir directamente y perderse en forma de calor, pasa por un circuito externo. En este sentido es que decimos que  se controlan los electrones, se los “doma”. Ahí se puede meter un motor y sacar energía. Entonces cuando una ensambla correctamente los elementos se los puede usar para producir energía. Esto es la base de un dispositivo para la generación de energía, que le llamamos celda de combustible.

Pero ahora podemos poner en vez del cinc para que pierda electrones hidrógeno y en vez de ser el cobre el que gana los electrones, poner oxígeno. Tenemos lo mismo que antes, una especie que pierde los electrones y otra que la gana, y uso esa reacción para generar energía. Así se produce electricidad. En este proceso, el hidrógeno que se pierde se llama “oxidación” y el oxigeno que se puede alimentar como gas, y finalmente va a parar a agua, se llama “reducción”.

De esta manera,  conseguimos electricidad de forma mucho más fácil que lo anterior, porque el oxigeno lo tenemos en el aire y el hidrógeno lo podemos suministrar como un gas. Esta es la base de funcionamiento de las celdas de combustibles. 

El otro camino es generar electrolisis, poner dos electrodos en una celda que va a tener un electrolito, y genera oxígeno e hidrógeno.

¿Pero cuáles son los problemas o los “cuellos de botella” de la electroquímica?

El hidrógeno tiene algunos problemas, que nosotros estamos tratando de solucionar. En cuanto a masa, el hidrógeno es excelente. La masa que contenida en 1 KG de hidrógeno es tres veces más que la que tiene en la misma cantidad de nafta, gasoil o algún combustible equivalente. Tiene muchísima energía.  ¿Cuál es su talón de Aquiles?. El problema es que tiene energía por unidad de volumen, porque es un gas. Entonces cuando uno compara a unidad de volumen tiene muchísima menos energía que los otros combustibles. Este es uno de los puntos sobre los que hay que trabajar.

Además, se plantean los siguientes problemas:

Un tema es la fuente, que el hidrógeno tiene que venir de una fuente renovable. En este caso, generar hidrógeno a través del agua.

Otro tema que hay que lograr es la distribución de hidrógeno, disponer de la infraestructura necesaria. Lo que habría que tener son hidroductos.

Y el otro tema importante es el sistema de almacenamiento.

Una alternativa frente a estas limitaciones es usar estas celdas de combustible, donde la eficiencia es significativamente mayor.  Que gira alrededor de un 60 %.