El calentamiento global y la energía solar

Uno de los mayores retos a los que se enfrenta la humanidad en el Siglo XXI es el calentamiento global y el consiguiente cambio climático. La energía solar, y las renovables en general, pueden ayudar a combatir este problemas.

La mayoría de los científicos coinciden en que la actual subida de temperatura global del planeta tiene como causa la actividad humana. Nunca antes en la historia conocida del planeta había ocurrido un cambio tan brusco de la temperatura global. El desarrollo y la industrialización cuyo modelo energético ha estado basado en la quema de combustibles fósiles ha traído asociado la emisión de gases de efecto invernadero que han provocado la subida de la temperatura global.

¿Qué es el calentamiento global?

Si nada cambia se estima que la temperatura global del planeta subirá entre 1,5° y 4,5° C hasta el año 2100. Este aumento de temperaturas ocasionará una alteración en los patrones climáticos de efectos aún desconocidos.

Consideraciones generales sobre la climatología

El clima es un sistema extremadamente complejo en el que intervienen gran cantidad de factores: los océanos, las corrientes, la disposición con los continentes, la orografía, etc.

La interacción de tan gran cantidad de elementos no es aún conocida con precisión por los meteorólogos. Sin embargo se sabe con absoluta certeza que la estabilidad de los distintos climas del planeta esta provocada por la desigual incidencia de los rayos solares en cada zona del planeta y por la reacción que tiene la atmósfera ante la energía recibida.

Diferencia de energía solar recibida en la Tierra- Los rayos solares caen sobre la Tierra de forma más vertical y concentrada en las zonas ecuatoriales y tropicales y cada vez más oblicuos y dispersos conforme nos acercamos a los polos.

radiacion sobre la tierra

(A) Un haz de luz irradiado por el sol cae horizontalmente en el ecuador sobre una superficie reducida. Por ello la energía esta concentrada y calienta mucho la tierra (B) Más lejos del ecuador el mismo haz de luz solar caerá con más inclinación sobre una superficie más grande estando menos concentrado y calentando menos la tierra (C) En los polos la inclinación con que los rayos solares inciden en la tierra es máxima. Es por ello por lo que la energía está muy dispersa y calientan muy poco la tierra.

Este calor recibido por la superficie terrestre calienta la atmósfera que hay sobre ella, resultando por consiguiente más caliente la atmósfera en zonas tropicales y cada vez más fría conforme nos acercamos a los polos. La atmósfera tiende entonces a equilibrar la diferencia de temperaturas y se establecen una serie de corrientes que traspasan el calor de las zonas ecuatoriales a las polares y el frío de las polares a las ecuatoriales.

– Otro efecto fundamental que interviene en el calentamiento de la atmósfera es el efecto invernadero natural provocado por la presencia de gases como el CO2 (Anhídrido Carbónico), y el vapor de agua entre otros. Estos gases actúan como lo hace el vidrio de un invernadero, dejando pasar la mayoría de los rayos solares pero reteniendo buena parte del calor irradiado por la Tierra. Así la atmósfera retiene buena parte del calor recibido del Sol. En caso de que no existiera la atmósfera ni los gases de efecto invernadero la temperatura de la superficie de la tierra sería más alta durante el día, pero extremadamente gélida durante la noche. Resultando la temperatura media muy inferior a la media actual (13 grados) e imposibilitando la vida.

esquema efecto invernadero 1

(1) La radiación solar incide la superficie terrestre y la calienta.

 

esquema efecto invernadero 2

(2) Este calor terrestre es absorbido y retenido por la atmósfera. Cuanto mas vapor de agua y CO2 tenga la atmósfera más cantidad de calor absorberá y más energía será retenida.

 

esquema efecto invernadero 3

(3) La atmósfera caliente irradia entonces el calor hacia el espacio y hacia la superficie terrestre. Aunque el balance final sea igual entre energía recibida del Sol y la devuelta al espacio, la energía en forma de calor se mantiene durante un tiempo en la atmósfera.

 

En conclusión la estabilidad de los climas depende de varios factores, dos de ellos son la cantidad de energía total que llega a la Tierra proveniente del Sol y la reacción de efecto invernadero que tiene la atmósfera. Si se altera cualquiera de esos dos factores la estabilidad se rompe y los climas cambian de manera global.

La alteración producida por el hombre

Actualmente la actividad humana, con su modelo energético que emite a la atmósfera grandes cantidades de gases de efecto invernadero, ha provocado que la concentración de CO2 en la atmósfera haya aumentado de las 280 partes por millón que se registraba antes del inicio de la revolución industrial a las 375 partes por millón actuales. Esto supone incrementar el efecto invernadero de la atmósfera de manera considerable. Es como si pusiéramos un vidrio más grueso en nuestro invernadero dificultando más aún que el calor solar que llega se escape y aumentando así la temperatura general. El resultado es la ya comentada elevación de la temperatura general de la atmósfera del planeta.

En la actualidad seguimos en una aceleración de las emisiones constante que se une a una deforestación masiva, siendo los bosques el elemento más importante para captar y retener el CO2. El resultado es que la atmósfera retiene más calor y por consiguiente más energía.

La elevación de un sólo grado en la atmósfera, aunque en apariencia pudiera parecer un aumento pequeño, implica mucha energía. La atmósfera posee una gran cantidad de masa y cuanta mayor sea la masa de un cuerpo más energía será necesaria para que suba su temperatura. Por ejemplo, necesitaremos tener durante más tiempo prendido un calefactor para elevar un grado centígrado la temperatura de una casa entera que para elevar un grado centígrado la temperatura de una habitación. Ello es debido a que la casa posee mucha más masa que una sola habitación. La elevación de la temperatura media de la atmósfera en un grado centígrado, con su enorme masa, implica una enorme cantidad de energía que retiene de más la atmósfera. Esta energía de más se traduce en fenómenos atmosféricos más violentos.

Por otro lado, la elevación de la temperatura media no implica que este aumento sea igual en todo el planeta. Las zonas que reciben más radiación solar retendrán también más energía que aquellas que reciben menos radiación solar, con lo que las transferencias de calor del ecuador a los polos se modifican, cambiando la relación de corrientes y por consiguiente los climas. Esto significa que entra dentro de lo posible que alguna región pueda llegar a tener unas temperaturas más frías o mas lluviosas que antes de iniciarse el cambio.

Uno de los efectos más graves de este calentamiento generalizado es el derretimiento de los polos y de los glaciares del mundo con la consiguiente subida del nivel del mar. Se estima que en la actualidad la subida es aproximadamente de 0.2 cm al año y según otros estudios se estima que el nivel del mar podría subir de uno a dos metros hasta el año 2100.

Esta subida tendría efectos catastróficos en el mundo ya que gran cantidad de la población mundial se sitúa en zonas costeras cuyas economías dependen de las infraestructuras situadas en ellas.

También tendría efectos muy negativos como la extensión de enfermedades tropicales a zonas no tropicales, extinción de una gran cantidad de especies o desequilibrio de los sistemas marinos de acusada importancia para el hombre y la vida en el planeta.

Existen dos teorías sobre el desenlace que podría tener el calentamiento global: un planeta mucho más cálido, seco y de fenómenos mucho más extremos o una nueva era glaciar. En cualquiera de los dos casos siempre hablamos de una gran catástrofe a todos los niveles.

¿Qué se está haciendo contra el calentamiento global?

La toma de conciencia de este problema a nivel mundial ha llevado a diferentes reacciones, siendo la más famosa e importante a nivel mundial el protocolo de Kyoto.

Este protocolo estipula una reducción de las emisiones globales de gases de efecto invernadero de un 5,2% con respecto a los niveles de 1990 para el año 2012.

Este protocolo, tras muy duras negociaciones, ha sido ratificado por el mínimo del 55% de los países contaminantes lo que ya lo convierte de obligado cumplimiento. Una vez llegado a la fecha del año 2012 existe otro acuerdo para volver al diálogo y consensuar una segunda etapa del tratado que enfrente los efectos del cambio climático. Este acuerdo es según muchos expertos insuficiente para detener el cambio climático, lográndose tan sólo un freno al incremento de las temperaturas.

Una vez llegado a la fecha del año 2012 existe otro acuerdo para volver al diálogo y consensuar una segunda etapa del tratado que enfrente los efectos del cambio climático

En este sentido la Unión Europea se ha propuesto tomar el liderazgo en la lucha contra el cambio climático aprobando unilateralmente una serie de medidas orientadas a la reducción de los gases de efecto invernadero en un 20% con respecto a los niveles de 1990 para el año 2020 y a elevar al 20% el porcentaje de consumo global de energía renovable para el mismo año.

En general un gran número de países han elaborado estudios acerca de los efectos del cambio climático a nivel global y en sus respectivos países y en respuesta han elaborado algún tipo de estrategia.

La sensación es que, si bien a día de hoy las medidas tomadas resultan insuficientes para frenar satisfactoriamente el cambio climático, existe un aparente progreso en cuanto a la toma de conciencia de la gravedad del problema y de la necesidad de tomar medidas tajantes.

El calentamiento global en México

México, como es lógico, no está exento de sufrir graves consecuencias causadas por el calentamiento global, entre ellas podemos citar:

. Un mayor grado de desertización de amplias zonas áridas y semiáridas
. Desestabilización en la recarga de acuíferos, con lo que puede llegar a haber serios problemas de suministro de agua sobretodo en las zonas mas densamente pobladas
. Pérdidas de zonas costeras, sobretodo en la vertiente atlántica, por invasión del mar ante la subida generalizada del nivel de los mares.
. Acusada pérdida de áreas cultivables, con la consiguiente crisis alimenticia
. Deforestación y pérdida de biodiversidad
. Posible mayor incidencias de fenómenos meteorológicos adversos como tormentas severas y huracanes más devastadores.

México contribuye con un 1,6% de emisiones globales de gases de efecto invernadero en el mundo, situándose entre los quince primeros países generadores de estos gases.

Las medidas que México debería tomar para combatir el cambio climático se deberían enfocar en dos principales puntos:

– El freno de la deforestación- siendo los bosques la manera de invertir el proceso y absorber el exceso de CO2 en la atmósfera.

– Desarrollo de las energías renovables para cambiar el modelo energético basado en los combustibles fósiles, destacando en México para tal fin la energía solar y la eólica, sin olvidarnos de los biocombustibles.

Areas sensibles mexico subida del mar

Regiones de golfo de México vulnerables a quedar inundadas por la subida del nivel del mar (fuente imagen greenpeace México)

El calentamiento global en Chile

Chile también corre el riesgo de sufrir importantes consecuencias del cambio climático, entre las que se destacan:

– Variación de los regímenes pluviométricos: Más lluvias en las zonas del altiplano y del sur y una disminución en la zona central desde la II región hasta Puerto Montt. Consecuencia de esto es una mayor aridez en toda la zona centro del país, afectando a las zonas más densamente pobladas, como la región metropolitana. Áreas que podrían sufrir escasez de agua potable.

– Se podría sufrir una crisis agraria, ya que determinados cultivos dejarían de ser viables en determinadas zonas y empezarían a serlo en otras. Así el cultivo de frutales tendría que desplazarse hacia el Sur. En general se asistiría a una reacomodación de la agricultura.

– Esto mismo ocurriría con los sistemas forestales, los cuales estarían seriamente afectados en las zonas V, VI, VII, y se verían desplazados hacia el Sur desde la VIII región.

– La línea de la nieve en los Andes subiría con lo que desaparecerían muchas pistas de esquí, afectando al turismo.

– Los puertos australes podrían tener problema con la subida del nivel del Mar.

– Aumento generalizado de las temperaturas en la zona centro.

– Mayor frecuencia y fuerza de la corriente del Niño.

La manera de combatir este problema para por moderar el consumo de energía y desarrollar las fuentes de energía renovables y ecológicas, hasta sustituir a las de origen fósil.

El calentamiento global en Argentina

Argentina, como es lógico, también corre el riesgo de sufrir importantes consecuencias del cambio climático, entre las que se destacan:

-El crecimiento del nivel del mar producido por el deshielo afectaría a las zonas bajas y podría hacer desaparecer la bahía de San Borombón y afectar a áreas turísticas como las playas de San Bernardo o Las Toninas entre otras. La pérdida de playas afectaría seriamente a la industria turística.

Por otro lado Los regímenes de lluvias podrían alterarse en toda la geografía argentina. La zona centro y nordeste del país así como el litoral y Buenos Aires tendrían lluvias más intensas que podrían provocar serias inundaciones. En cambio en las provincias de Chalco y de Formosa se sufrirían fuertes sequías.

Estos regímenes de lluvias alterados acarrearían distintas consecuencias siendo las más graves las relativas a la producción de alimentos. En las zonas en que aumenten las sequías se haría imposible el cultivo de muchas plantas así como la cría del ganado, actividades que se verían forzadas a desplazarse hacia las zonas que en ese momento presentasen condiciones favorables. En cualquier caso existiría una grave crisis alimentaría y de poblaciones. Por otro lado en las zonas en que aumentasen las lluvias se sufrirían graves inundaciones con importantes pérdidas humanas y económicas.

El cambio en la cantidad de lluvias por zonas podría poner en crisis es sistema de producción hidroeléctrica del país. Se estima que el caudal de los ríos Colorado y Negro disminurían en un 32% para el año 2030. Estos ríos alimentan represas de generación eléctrica claves en el suministro eléctrico del país.

La manera de combatir este problema para por moderar el consumo de energía y desarrollar las fuentes de energía renovables y ecológicas, hasta sustituir a las de origen fósil. Otra eficaz manera de hacerlo es por medio de la reforestación, medio por el cual el carbono queda fijado en las estructuras biológicas.

El calentamiento global en España

España debido a su particular posición geográfica sería una de las zonas del mundo donde más negativos serían los efectos del cambio climático.

Por un lado se sufrirán más frecuentes e intensas olas de calor y se asistirá a una importante reducción de lluvias en general y en el litoral mediterráneo en particular, con el riesgo del avance de la desertización. Asimismo las sequías podrían incrementar el número de incendios forestales y reducir considerablemente el caudal de los ríos, con lo que podrían llegar a existir problemas de suministro de agua.

Los inviernos serían cada vez más suaves, disminuyendo considerablemente los días de helada y frío y disminuyendo también la copiosidad de las nevadas.

Por otro lado la subida del nivel del mar podría afectar gravemente a muchas playas haciéndolas desaparecer, lo cual sería un muy negativo impacto para la industria turística, una de las más importantes del país y factor clave de la economía española.

El aumento de las temperaturas podría hacer que muchos ecosistemas se viesen afectados y que desapareciesen un gran número de especies.

La manera de combatir este problema pasa por moderar el consumo de energía y desarrollar las fuentes de energía renovables y ecológicas, hasta sustituir a las de origen fósil. Otra eficaz manera de hacerlo es por medio de la reforestación, medio por el cual el carbono queda fijado en las estructuras biológicas.

La Energía solar y eólica frente al cambio climático

La energía solar y la energía eólica adquieren, como el resto de las energías renovables, un papel protagonista como método de lucha contra el cambio climático. Son fuentes de energía limpias que no emiten ningún gas de efecto invernadero siendo además totalmente asequibles.

Lamentablemente en la actualidad estas fuentes de energía están muy poco difundidas resultando costoso, aunque siempre rentable, su implantación masiva. Siempre será más fácil y cómodo a corto plazo el empleo de las instalaciones y tecnologías ya desarrolladas alrededor de los combustibles fósiles, pese a lo negativo de su uso a nivel medioambiental.
Se hace necesario por ello el compromiso de las instituciones para fomentar el desarrollo y progresiva implantación de las energías limpias.

En un marco teórico, mediante el empleo de las energías renovables se podría reducir enormemente e incluso eliminar las emisiones artificiales de CO2. Así, por ejemplo:

-Para el calentamiento de agua de uso doméstico o de calefacción es ya posible emplear la energía solar térmica.

Con un sistema solar térmico se puede calentar la mayor parte del agua para el baño (entre el 60% y el 80%), evitándose quemar gran cantidad de combustible en los calentadores de gas o petróleo.

La calefacción solar es viable en países situados próximos al ecuador, pero difícil en países situados en latitudes medias y altas donde la radiación solar es débil durante el invierno, siendo este momento precisamente cuando más se necesita. Es por eso que actualmente sólo se usa como apoyo a la calefacción convencional.

No obstante por medio de la arquitectura bioclimática se puede superar este problema. Este tipo de arquitectura aplica técnicas que mantienen el edificio bien aislado térmicamente y que aprovecha de manera mucho más eficaz el calentamiento directo del sol al interior de la casa, con lo que se logra que la demanda energética para calefacción sea mucho menor pudiéndose satisfacer con energía solar en buena medida.

-Para el suministro de energía eléctrica existen las instalaciones solares fotovoltaicas Lamentablemente esta tecnología resulta aún muy costosa a nivel doméstico. No obstante los nuevos desarrollos técnicos prometen abaratar los costes de manera muy significativa y hacer posible un uso doméstico mucho mas generalizado en los próximos años.

No obstante el mercado internacional está en crecimiento, lo que permite esperar que en el futuro una producción mucho más amplia abarate los costes de los componentes y se pueda permitir su uso doméstico mas generalizado.

Los generadores microeólicos son también una muy eficaz opción para autoabastecerse de energía eléctrica, siendo en zonas con suficiente viento más interesante que la tecnología fotovoltaica.

Otra solución es el suministro a la red eléctrica general mediante grandes centrales energéticas renovables. Las chimeneas solares, las centrales fotovoltaicas, los parques eólicos o las centrales geotérmicas son buenos ejemplos de este tipo de instalaciones.

Para reducir el CO2 emitido por los medios de transporte se plantea el uso de los biocombustibles, siendo estos los obtenidos de procesar cultivos vegetales que captan el CO2 de la atmósfera para luego devolverlo en su combustión, siendo el balance final de CO2 en teoría igual a cero. La energía que en realidad se emplea tiene un origen solar que fue acumulada por la planta en el momento de su desarrollo por medio de la fotosíntesis.

También es viable emplear propulsados por motores eléctricos, siempre que para la obtención de esta electricidad necesaria se hayan empleado recursos renovables.

La tecnología con más futuro es la de los motores de hidrógeno, pudiéndose emplear la energía solar u otra fuente limpia para separar el hidrógeno del oxígeno en la descomposición del agua. Los motores de hidrógeno obtienen la energía al recombinar la molécula de hidrógeno con la de oxígeno para formar de nuevo el agua “devolviendo” de esa manera la energía que se le suministro para lograr la separación de ambos elementos.

ESQUEMA DEL ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA EN EL HIDRÓGENO

esquema motor hidrogeno 1

(1) Mediante la electrólisis, aplicando energía eléctrica que puede ser obtenida de una fuente renovable, la molécula de agua se separa los átomos de oxígeno de los de hidrógeno. De esta manera el hidrógeno “almacena” energía.

esquema motor hidrogeno 3

(2) El oxígeno es liberado a la atmósfera y el hidrógeno es almacenado en un depósito (batería).

esquema motor hidrogeno 3

(3) Cuando el hidrógeno entra en contacto con el oxígeno de la atmósfera ambos elementos vuelven a combinarse formando agua y liberando la energía que se empleó para separarlos. Esta energía eléctrica impulsa el motor que mueve el vehículo. Con los motores de hidrógeno, solo se emite el agua resultado de la unión del hidrógeno y el oxígeno.

 

¿Que podemos hacer a nivel doméstico para luchar contra las emisiones de Co2?

Aunque habitualmente se tiende a culpar del calentamiento global a los políticos, no podemos olvidar que la responsabilidad última de esta situación es también nuestra. Con nuestra consumista e industrializada forma de vida derrochamos enormes cantidades de energía a un ritmo cada vez mas acelerado. Es por ello que se hacen necesarias también medidas de ahorro que nos hagan participes directos de la resolución del problema.

Debemos exigir a nuestros políticos que promuevan un modelo energético que emplee las energías renovables, pero también cada uno de nosotros hemos de ser más responsables, racionales y moderados del uso que hacemos de la energía.

Consejos para el ahorro de energía en la casa

-En la iluminación doméstica:

-Apague las luces que no esta empleando.
-Sustituya las bombillas incandescentes por bombillas ahorradoras que aunque de inicio son más caras consumen mucha menos energía y duran más, resultando a la larga mucho más baratas.

-En los refrigeradores:

-Asegúrese que la puerta cierra herméticamente.
-No introduzca alimentos calientes, espere a que se enfríen fuera del refrigerador antes de introducirlos.
-Procure hacerse con un modelo de refrigerador moderno, los antiguos consumen hasta el triple de energía que los modernos.
-Limpie el polvo acumulado en el enfriador.
-Regule la temperatura entre 2 y 3 grados dentro del refrigerador.
-Mantenga el refrigerador lo más lleno posible, si es necesario con bolsas de agua que hagan de masa térmica manteniendo la temperatura mas fácilmente y consumiendo menos energía.

-En la estufa:

-Asegúrese que la llama de la estufa es de color azul.
-Cuando cocine, trate de tapar todas la ollas, así se perderá mucho menos calor, los alimentos se cocerán antes y se usará menos gas.
– Procure utilizar la olla a presión para cocinar.

-Calentador o caldera:

– Emplee el tiempo justo necesario en la ducha.
– Asegúrese que no existen fugas en las conducciones de gas o de agua.
– Instale regaderas/peras de ducha economizadoras de agua.
– Mantenga el depósito del calentador y las tuberías lo mas aisladas posibles para evitar pérdidas de calor a la atmósfera.

-Lavadora de ropa:

-Deposite siempre la cantidad de ropa máxima que admite cada ciclo
-Lave con agua fría.

-Televisión y computadoras

-No mantenga encendidos estos aparatos si no los está utilizando.
-Procure apagar totalmente los aparatos (no dejarlos en piloto en el caso de los televisores).
-Desenchufe los aparatos eléctricos para evitar consumos fantasma (consumo del aparato por el simple hecho de estar enchufado a la red, aunque este apagado).

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