¿El viento solución energética?

Por Ing. Pablo Dávila Vega

¿El viento solución energética?

En la actualidad el tema energético ha sido objeto de mucha discusión, y lo es por el papel que juega la energía en nuestra vida, ya que como sociedad o individualmente dependemos de ella, sin embargo, a pesar de esta relación, en muchos casos no se tiene una idea de cómo se resuelve el abastecimiento de energía, para atender nuestras necesidades, en esta condición es difícil tener criterios racionales para evaluar los planteamientos que se presentan en cualquier ámbito de interés.

La polémica actual sobre el tema del uso de la energía eólica para generar electricidad, donde se discuten diversas posiciones a cerca de las políticas de su aprovechamiento y manejo genera una multitud de opiniones, en su mayoría sin fundamentos, que dificultan la compresión del tema de fondo.

Aristóteles denominó ὲνέρεια (energeia) a la capacidad de producir transformaciones y de realizar trabajo. Esta capacidad la tienen los objeto o cuerpos a causa de su constitución, posición o su movimiento. La energía ha sido usada por la humanidad para muy diversos fines, tanto en su beneficio, que van desde soporte para su supervivencia, confort, seguridad, productividad, o diversión, así como también para causar destrucción y muerte.

El aprovechamiento de la energía por la human ha ido in crescendo, pasando del aprovechamiento de fuentes primarias por métodos relativamente simples, a procesos complejos y sofisticados que crearon sistemas en los que se transforma las energías primarias en secundarias para satisfacer necesidades específicas y constantes a lo largo del tiempo.

La mayoría de las fuentes de energía utilizadas por el hombre se desprenden básicamente de la radiación electromagnética solar (energía primaria), que es esencial para el mantenimiento de las condiciones para la hacer posible la vida en la Tierra tal y como la conocemos.

La vegetación evolucionó aprovechando la energía solar (en las plantas verdes a través de la fotosíntesis) convirtiéndose en la base de la cadena alimenticia, donde cada nivel trófico utiliza y almacena la energía, esta energía puede ser consumida por el siguiente nivel trófico, generando así la pirámide o cadena alimenticia, y que no es otra cosa que un flujo energético, empacado en forma de alimentos para mantener a los organismos vivos y al consumirlos se utiliza la energía principalmente para obtener más paquetes energéticos y para la reproducción de las especies. El Homo sapiens al ocupar uno de los últimos niveles de esta pirámide alimenticia y por el desarrollo intelectual que posee requiere muchos recursos energéticos en su esfuerzo por mantener el confort de su estilo de vida.

No toda la energía almacenada en los eslabones de cadena trófica es aprovechada en forma de alimento, parte de ella se dispersa en acciones necesarias para la supervivencia de los organismos, y otra parte queda almacenada en el sistema ambiental acumulándose bajo condiciones particulares en las zonas lacustres, pantanosas o en el fondo de los océanos, siendo cubiertos por sedimentos durante millones de años y convirtiendo esa masa de materia orgánica bajo condiciones particulares en yacimientos de carbón, petróleo o gas metano, que no son otra cosa que energía solar almacenada en cadenas de hidrógeno, carbón, oxigeno, nitrógeno y azufre entre otros elementos. Esta energía solar, almacenada y empaquetada en depósitos subterráneos, es ahora conocida como energía fósil y que han servido a la humanidad para cubrir sus necesidades energéticas como se verá más adelante.

Desde sus orígenes la humanidad aprendió a utilizar la energía solar, en sus formas más simples, como fuente de calor y de luz, durante el día, y en la noche aprovechando la luz solar reflejada por la luna, en todos los casos con las limitaciones que esto conlleva.

El uso de las energías disponibles libremente en la naturaleza (por lo general a partir de recursos renovables) mostró, desde su inicio, algunas de las características de este recurso, tales como su disponibilidad restringida a lugares, tiempos y condiciones específicas, algunas de estas limitaciones corresponden a factores independientes del origen de la energía.

En el caso de los organismos vivos, la energía obtenida a través de los alimentos no siempre estaba disponible cuando se necesitaba, o el gasto energético para obtenerla no era compensado con lo recibido, el crecimiento de la demanda energética con el aumento de la población generó escases, sobre todo cuando la demanda aumentaba, se disminuía o inclusive agotaba el recurso. Este fue el primer descalabro en la utilización de los recursos renovables, cuando su aprovechamiento se hace intensivo y se depende exclusivamente de una fuente. Para paliar esta situación la especie humana a desarrolló actividades que generaran condiciones para poder tener mayor control del abasto alimentario necesario, se desarrollaron actividades de producción como la agricultura, ganadería, pesquerías, etc., y se optimizó el uso del recurso mediante el procesamiento, conservación, distribución e intercambio de alimentos.

Otro avance tecnológico en materia de energía fue el aprovechamiento del viento, que, en el caso de la navegación, permitió complementar y en ocasiones sustituir la fuerza humana que era usada para desplazarse sobre la superficie del agua. La cultura egipcia en su periodo arcaico (3200 al 2700 A.C.), desarrolló el concepto de la vela para dar propulsión a las embarcaciones. Esta innovación se difundió a lo largo y ancho del planeta teniendo un sinfín de variables en muchas civilizaciones, ejemplo de ello es la embarcación denominada junco, utilizada por los habitantes del sureste asiático desde al año 600 A.C. hasta la actualidad. Los escandinavos y sajones desarrollaron embarcaciones livianas y de gran resistencia, que conjugaban como fuerza motriz la energía de los remeros con la del viento, resultado un transporte funcional para el comercio, exploración y asalto, siendo clave para la expansión vikinga de los años 700 y 1100 D.C. esta nave es un icono militar, ligera, rápida y diseñada para poder navegar en tirantes de un metro de profundidad.

La hegemonía de la vela en la navegación duró milenios y en todo ese tiempo se afinó y perfeccionó para optimizar su rendimiento, evolucionado paralelamente los elementos de soporte y manejo de las velas, así como la hidrodinámica de las embarcaciones, sin embargo, todas estas innovaciones no lograron evitar que la duración de los viajes por mar estuviera a merced de la intermitencia de los vientos.

La utilización de la máquina de vapor en la navegación en 1766 marcó el inicio de una transición energética en la navegación que termino con la sustitución del viento como la fuerza motriz naval.

Entre 1783 y 1807 se construyeron los primeros barcos impulsados con vapor tanto en Europa (Francia y Escocia) como Estados Unidos, posteriormente, en 1808, iniciaron los servicios regulares con barcos de vapor entre Nueva York y Albany. La fuerza propulsora de los barcos de vapor fue en principio con grandes ruedas con palas que resultaron poco eficientes siendo sustituidas posteriormente con hélices impulsadas por vapor, en ambos casos se utilizaron grandes y pesadas calderas y consumían gran cantidad de carbón, limitando la capacidad de carga y generando altos costos de operación de los barcos.

Con el tiempo la propulsión mecánica a vapor se hizo más eficiente, reduciendo el tamaño de las calderas y el consumo de carbón, haciendo más rentable su uso. Los efectos colaterales de la Primera Guerra Mundial, impulso la navegación a vapor y disminuyó el diferencial económico entre ambas tecnologías terminando con la era de la vela.

El motor de combustión interna en el sector naval fue desplazando posteriormente las máquinas de vapor, primero en embarcaciones pequeñas, hasta que en 1912 se montó en un barco mercante danés de gran tamaño, comenzando un uso generalizado, por su menor tamaño y eficiencia el motor que utilizaba combustibles fósiles líquidos, liberaba espacio para almacenaje de mercancías y transporte de pasaje, al suprimir las calderas y bodegas de carbón, disminuyendo las tripulaciones al no requerir fogoneros y paleros. El uso de las velas en la navegación fue sustituido por el vapor y el motor de combustión interna fue lenta pero progresivamente, al eliminar el riesgo de quedarse sin fuerza motriz en medio del océano debido la intermitencia del viento, quedando el uso de las velas relegadas a fines no indispensables como en las embarcaciones deportivas.

En tierra el aprovechamiento de la energía eólica se enfocó en la producción alimentaria, siendo el precedente conocido más antiguo las panémonas chinas (año 400 D.C.), que son molinos de viento de eje vertical, sus palas o velas, hechas de tela, se sujetan a largueros de bambú, aún se siguen utilizando en algunas provincias chinas; siendo muy probablemente el antecesor de los molinos de viento persas del siglo IX, desarrollado en las llanuras de Sijistán de la región oriental iraní y el occidente afgano que fueron utilizado para la extracción de agua y la molienda de cereales.

El molino de viento convierte la energía eólica en energía mecánica, las aspas en el techo del molino son movidas por el viento, transmitiendo el movimiento circular de las aspas a un eje vertical por medio de un sistema de engranes, el eje vertical hace girar la piedra volantera, que es la que muele el grano sobre la piedra fija.

Al igual que con la vela el desarrollo de máquinas de vapor y posteriormente de los motores de combustión interna sustituyeron el uso extensivo del molino de viento como fuerza motriz, focalizando su uso a lugares donde no se cuenta con otra alternativa energética causada por la ausencia de líneas de energía eléctrica o abastecimiento de combustible.

La razón principal de este cambio se explica sencillamente, y es por la intermitencia del recurso eólico, no siempre se dispone de este, lo que provoca, en el caso de la navegación, una alta incertidumbre en cuanto a la duración de los viajes lo que ocasionaba grandes pérdidas económicas, en un principio esta dificultad se solventaba con energía humana, por llamarla de alguna manera, con un grupo de remeros, donde más grande la nave, mayor el número de remeros, con los inconvenientes que esto conlleva espacio, alimentos, agua, lo que representa una carga y necesidad de espacio adicional. En el caso de los molinos la producción alimentaria se interrumpía si faltaba el viento, siendo necesario un respaldo para su operación, que podía ser la fuerza animal, que consume recursos constantes, para mantenerlos con vida y en condiciones de dar el servicio requerido.

Actualmente se está usando en todo el planeta la energía eólica para generar energía eléctrica de manera extensiva e intensiva, por considerarse una fuente energética inagotable, no contaminante y de bajo costo, y que puede ser la solución a muchos problemas, incluido el cambio climático. Sin embargo, esta visión no contempla todas las aristas de este asunto, no hay una solución estándar para todos los casos, cada uno de ellos tiene sus fortalezas y debilidades las cuales deben ser analizadas a detalle antes de hacer comparaciones.

El aprovechamiento de la energía eólica no es una novedad, la humanidad ha convivido con ella, la ha aprovechado y también en muchas ocasiones la descartó, entonces ¿Por qué la energía eólica ha sido desplazada históricamente en el ámbito productivo? Considero que se tiene que evaluar costo beneficio en cada tiempo de la utilización de ese recurso. En el inicio de su aprovechamiento se tomó como una ventana de oportunidad para cubrir de manera parcial una necesidad y logrando un cierto beneficio. En el ejemplo de la vela ya descrito, el viento ayudaba cuando la fuerza motriz era el esfuerzo humano, se buscó innovar la vela, se mejoró su eficiencia ampliando el beneficio obtenido originalmente, lo que la impulsó ir del uso en pequeña escala al masivo comercial, incrementando el tamaño de los navíos y ampliando su capacidad de carga y pasajeros, lo cual amplifico las consecuencia negativas cuando las cosas no marchaban como se esperaba, esto es, cuando no había viento o cuando el viento era excesivo, la vela no ayudaba, y las pérdidas se multiplicaban. Esto alentó a buscar nuevas alternativas para evitar que los barcos se inmovilizaran en alta mar esperando una pequeña brisa para reiniciar el viaje a su destino ya que no resultaba viable utilizar nuevamente la energía humana.

¿Qué ha pasado para que la energía eólica actualmente sea puesta en el primer plano? En mi opinión esto se debe a tres cuestiones, la primera la falta de memoria histórica sobre el desarrollo del uso de estas formas de energía y sus descalabros, segundo. la presión ambiental generada por las evidencias del cambio climático, que intenta tomar acciones para mitigar, controlar y reducir los efectos negativos del calentamiento global; y en tercer lugar una gran campaña de publicidad que ha buscado culpables y héroes en esta lucha contra el destino, y donde se ha apuntado hacia los combustibles fósiles como el principal causante de la elevación de la temperatura del planeta, y como héroes las ahora llamadas energías limpias, aprovechando precisamente la falta de memoria histórica y el miedo generado por las fatales consecuencias del calentamiento global.

La reducida participación de las fuentes de energía renovables en la matriz energética nacional es debida, en parte, a que su disponibilidad depende de cuestiones climáticas o de los ciclos de la naturaleza y por otro lado los costos sumergidos que se generan para poder responder en los momentos en que la eólica falta. Los mercados industriales, productivos, de servicios y domésticos exigen contar con energía eléctrica de manera permanente, los costos por su falta son importantes y con la tecnología actual las fuentes de energía eléctrica eólicas se deben considerar como alternativas y complementarias para el suministro de energía, no como base, y las razones detalladas se pueden analizar en otra oportunidad.