Granjas de hidrógeno

El hidrógeno está entre las principales fuentes de energía que previsiblemente se han de desarrollar en el futuro. Cada vez está más claro que este elemento químico tan abundante en nuestro planeta y en todo el universo es un buen candidato para almacenar y transportar energía.

El hidrógeno es el compuesto químico mas elemental y ligero de la tabla de los elementos periódicos que, como sabemos, incluye a todos los que existen en el universo y naturalmente son conocidos. En las estrellas se encuentra libre en forma de gas y en la tierra combinado con el agua y con otros compuestos. Sirva de referencia para considerarlo un poderoso combustible que en una estrella, gracias a las reacción nuclear de fusión de los átomos de hidrógeno que se convierten en helio se libera la energía de esta en forma de calor y radiaciones de otros tipos. Las propiedades del hidrógeno como combustible, en este caso no nuclear, se conocen desde hace mucho tiempo.

Hablemos en primer lugar, para centrar el tema, de los métodos de producción de hidrógeno. Mediante la síntesis química se obtiene el hidrógeno por el reformado de hidrocarburos (reacción de un hidrocarburo con el agua) o por la oxidación del monóxido de carbono con el agua en donde se obtiene dióxido de carbono más hidrógeno. Mediante la gasificación de la biomasa se puede obtener el hidrógeno a través de reacciones anaerobias de la basura o productos biológicos en descomposición. Lo procesos termoquímicos consisten en la utilización de la energía calorífica para producir electricidad y posteriormente provocar la electrolisis del vapor de agua.

Nos ocuparemos en este artículo del cuarto procedimiento llamado fotobiológico que consiste en obtener hidrógeno mediante el control de la función fotosintética de determinados vegetales como son las algas.

¿Cuáles son las bases para producir hidrógeno mediante procedimientos biológicos en los seres vivos y más exactamente en las algas? La historia empieza allá en 1939, cuando el científico Hans Gaffron en la universidad de Chicago descubrió que un tipo de algas puede cambiar su mecanismo de producción de oxigeno en la fotosíntesis por hidrógeno. Posteriormente se descubrió el mecanismo y a la responsable de esta inversión, se trata de una enzima denominada hidrogenasa, descubierta por el profesor Anastasios Melis en 1997, que convenientemente estimulada mediante la privación de azufre en las células vegetales.

Demostrado que es posible que un cultivo de algas pueda producir gas hidrógeno lo que resta ahora es idear sistemas capaces de obtener de manera rentable este hidrógeno. Entendemos por rentable lógicamente el gasto energético que conlleva la obtención de este gas. Hasta ahora la obtención e biocombustibles convencionales, por ejemplo el biodiesel, ha demostrado ser poco rentable y sobre todo bastante agresiva con el medio ambiente. Sin embargo la obtención de hidrógeno mediante grandes extensiones de cultivo de algas “granjas de hidrógeno” se vislumbra que puede serlo.

¿Cuál es el secreto de la rentabilidad del cultivo de algas para la obtención del hidrógeno? Lógicamente el rendimiento en la producción es decir la cantidad de hidrógeno conseguido por cada gramo de algas. Aquí entra de lleno la contribución de la ingeniería genética. Resulta que es posible modificar mediante procedimientos de manipulación genética las algas. En nuestro caso el alga elegida es de tipo unicelular y se denomina Chlamydomonas reinhardtii. La cosa es que de esta manera se consigue hasta cinco veces mayor rendimiento en la producción de hidrógeno y una eficiencia energética próxima al 2% lo cual es muy interesante y ronda ya la rentabilidad económica. Lo último que se sabe es que en la Universidad de California en Berkeley recientemente se ha descubierto el poder del cobre para actuar como catalítico en la producción del hidrógeno en estas algas.

Las dimensiones de este tipo de cultivos de producción de hidrógeno ciertamente son grandes pero, sin embargo, altamente eficiente y económicamente rentable. Se dice que la extensión de una de estas instalaciones, siendo del orden del estado de Texas, sería suficiente para producir el que permitiese cubrir las necesidades energéticas del mundo entero.

Tal y como acabamos de definir este sistema de producción de hidrógeno a través de algas, estamos en ante una nueva forma de convertir la energía solar en energía química y esta después en energía eléctrica. Está claro que el sol es la fuente de energía más importante de la naturaleza.

Cabe hacerse, sin embargo, una nueva pegunta, ¿como “enlatar” el hidrógeno para producir electricidad? Son diversas las formas de recuperar la energía química que el hidrógeno almacena una vez aislado en forma molecular. Para el consumo es necesario hacer uso de las llamadas “células o pilas de hidrógeno”. Se trata de provocar de nuevo la reacción del hidrógeno con otros elementos para que en esta reacción se ponga a disposición de una máquina o sistema la energía en forma de electricidad directamente utilizable. Las tecnologías de los materiales están facilitando la incorporación de elementos cada vez de más alto rendimiento cuyas características eléctricas y químicas permiten una mayor eficacia. Ya se puede hablar del coche con motor eléctrico a base de baterías con células de hidrógeno.

La utilización de células energéticas de más envergadura “motores de combustión interna de hidrógeno” está siendo investigada con éxito y ya se dispone de prototipos operativos. En este caso se trata de obtener directamente la energía del hidrógeno mediante su combustión.

Obsolescencia programada.

Obsolescencia programada: el deseo del consumidor de poseer algo un poco más nuevo, un poco antes de lo necesario. (Brooke Stevens, padre del concepto actual de Obsolescencia Programada)

Lámpara que se conserva en la estación de bomberos de Livermore (California). Lleva 110 años luciendo y fue fabricada por la compañía Shelby a fines de 1890

Esta definición es la que se aplica al lado del consumidor pero en el lado del fabricante tendremos que modificarla: es la necesidad del fabricante de fabricar productos con vida limitada para poder seguir fabricando y vendiendo.

Recientemente se ha difundido en TVE en el canal 2 un interesante documental titulado “Comprar, tirar, comprar” dirigido por Cosima Dannoritzer que me parece interesantísimo y muy útil a nivel de información para el usuario y que es posible ver en la página Web que les anoto al pie de este artículo.

Un día de repente un aparato deja de funcionar, un producto se rompe o pierde sus cualidades. ¿Esto es puro azar, mal uso, mala fabricación...? Pues quizá ninguna de esas razones, quizá ese aparato se comporta tal como el fabricante quiere que se comporte y le fabricaron con “los días contados”.

La obsolescencia programada no es un concepto moderno, todo lo contrario, ya en 1924 se reunieron el denominado “cartel de fabricantes de lámparas” para fabricar bombillas con la vida limitada a 1000 horas, con el fin de que se consumiesen más lámparas. Como homenaje a aquellas primeras lámparas que duraban muchísimo más tiempo aún se conserva luciendo, en una estación de bomberos de Livermore (California), la bombilla más vieja del mundo, como símbolo de la “era pre obsolescencia programada”, fue fabricada por la compañía Shelby a fines de 1890. En la dirección que les pongo al final del artículo pueden ver “en vivo” lucir la lámpara con sus 110 años de vida.

Así se expresaba el padre de la obsolescencia programada tratando de explicar a los empresarios norteamericanos la necesidad de acogerse a este nuevo paradigma de la producción y el consumo: “El antiguo enfoque europeo era crear el mejor producto y que durara para siempre. Te comprabas un buen traje para llevarlo desde tu boda hasta tu entierro sin poder renovarlo. El enfoque americano es crear un consumidor insatisfecho con el producto que ha disfrutado, que lo venda de segunda mano, y que compre lo más nuevo con la imagen más nueva posible. (Brooke Stevens)”

Costó cierto esfuerzo a los ingenieros de hace más de medio siglo tener que diseñar productos para romperse. Piénsenlo y entenderán que la cosa no tuvo que ser fácil. Se trataba de cambiar la ética profesional desterrando valores alineados con la ciencia y la ingeniería al servicio del progreso y cambiarlos por otros valores de carácter puramente comercial y especulativo. Pero la batalla la ganaron los empresarios y los científicos, ingenieros y tecnólogos tuvieron que ceder a esta exigencia. De este modo nacía la era del “consumismo”. La lámpara se debería fundir al cabo de mil horas, las medias de nylon de las señoras se debían romper, los electrodomésticos se debían averiar, y se debía invertir en diseños que despertasen deseos de comprar, de cambiar y reponer enseres en los hogares, en locales públicos, oficinas, etc.

¿A dónde nos ha llevado la obsolescencia programada?, ¿es posible mantener un crecimiento lineal en la fabricación y el consumo?, ¿es justo que se nos obligue a tirar las cosas olvidándonos de su reparación y/o reciclaje? Muchas preguntas y quizá pocas respuestas encaminadas al “desarrollo sostenible” de nuestro mundo. Hoy ya se empieza a hablar del diseño responsable y sostenible.

La obsolescencia, en sus dos vertientes, fabricante y consumidor, ha sido el pilar sobre el que se ha fundamentado la economía en la segunda mitad del siglo XX y en lo que llevamos del siglo XXI. Posiblemente ha habido un relevo programado por los fabricantes que se han ayudado de la publicidad para que sea el propio consumidor el que deseche los productos, creando esta la necesidad del “cambio”, el deseo de la renovación y de la moda como un valor de relevancia social, sin tener que actuar sobre lo propio diseño del producto. Pero, en todo caso, la obsolescencia dirigida a los hábitos del consumidor es igualmente perversa y esta orquestada por las mismas empresas y grupos económicos. En definitiva, que hoy se empieza a pesar que no es necesario fabricar mal, basta con arrastrar al consumidor a la idea de la renovación y el cambio, y a la inutilidad de la reparación o el reciclaje.

Hoy, dada la situación de quiebra de los sistemas económicos a nivel mundial, es importante que se reflexione sobre este asunto. La carga de basura a la que estamos sometiendo a nuestro plantea como consecuencia del excesivo consumo es casi insoportable. El agotamiento de materias primas para fabricar productos es una meta que nos impone la naturaleza y empieza a ser insostenible la situación.

La obsolescencia no es una cuestión exclusiva del fabricante y el consumidor. El diseñador también se ve incluido en esta perversa estrategia de consumismo. Las modas cuanto más sacadas del contexto y más estridentes, más efímeras. Piénsenlo y me darán la razón. Si ponemos de moda el color rosa para vestir a los hombres es fácil que la moda dure poco. Si los zapatos se diseñan una temporada con el tacón alto, e incómodos, es muy fácil que la próxima temporada el tacón baje y se promuevan zapatos “cómodos”. En definitiva que también los diseñadores deben realizar su trabajo de acuerdo con las directrices mercantilistas, si es que quieren tener un puesto de trabajo.

Para terminar les diré que la publicidad se ha convertido en el brazo armado de la obsolescencia en el lado del consumidor y ha facilitado al fabricante restituir de alguna manera su prestigio en relación con la “calidad”.

Enlace para ver el documental “Comprar, tirar, comprar” en RTVE: http://www.rtve.es/mediateca/videos/20110109/comprar-tirar-comprar/983391.shtml

En esta dirección pueden ver lucir en tiempo real la bombilla más vieja del mundo: http://www.centennialbulb.org/

Energía limpia y abundante: ¿Para qué?

¿Cuántos años nos quedan de poder disponer del petróleo? ¿Qué ocurrirá cuando se agote el preciado “oro negro”? ¿Las energías alternativas serán la solución a este “crecimiento inflacionario”? ¿La crisis económica mundial será un punto de inflexión en nuestra forma de conducirnos como civilización?

Leía hace unos días un brevísimo libro de no más de 60 páginas titulado ¡Indignaos!, escrito por el octogenario Stephane Hessel y prologado por José Luis Sampedro en el que de una manera rotunda y clarividente este antiguo miembro de la Resistencia Francesa contra el fascismo alemán y coautor de la “Declaración de los Derechos Humanos “proclamada por las Naciones Unidas en 1948, con sus 94 años lanza un mensaje a la sociedad occidental en el que la invita a la insurrección pacífica en un alegato contra la indiferencia dirigido sobre todo a la juventud. Su pensamiento me sirve e inspira para redactar este artículo.

¿Cómo responder a las preguntas que les hacía al principio? Lo primero que debo advertirles es que pongan mucha atención en el sitio en donde recaben información, que sea fiable y veraz. Uno de los más importantes problemas que tiene el hombre del XXI inmerso en esta revolución de las tecnologías de la información es la corrupción de los propios medios de comunicación que por desgracia son servidores de intereses económicos y políticos. Aquello que en el siglo pasado se llamaba la opinión pública y libertad de prensa es una entelequia sin vigencia.

El problema de nuestra civilización no tanto es la escasez de los recursos energéticos o la distribución de estos, sino la pasividad, el adormecimiento de los ciudadanos y la insaciable voracidad de las minorías predadoras que gobiernan el mundo. Nadie pone freno a los banqueros, especuladores y mercaderes de vidas y haciendas. Si mañana consiguiéremos una fuente de energía limpia e inagotable eso no pondría fin a nuestra capacidad de destrucción del medio, no frenaría nuestro egoísmo no nos haría más solidarios. El fracaso de los modelos energéticos y productivos no viene dado por su naturaleza intrínseca si no por la propia naturaleza pasiva de las mayorías y la capacidad predadora de las minorías financieras que nos gobiernan. ¿Más energía y más barata, para qué? ¿Para seguir manteniendo brechas de pobreza entre los países ricos y los pobres?. Un día los países ricos administrarán la luz del sol y el viento, les pondrán fronteras y se acrecentará su egoísmo y su desmedido afán de dominio. El problema, tal como explica Hessel, es que los seres humanos debemos acogernos a la insurrección a la resistencia pasiva, indignarnos y salir a la calle, sin violencia (como él sugiere) o con violencia, no sabría decir en este momento cómo, pero si impidiendo que esa estirpe de voraces e insaciables “ingenieros financieros” nos lleve a la ruina total. ¡Basta ya de tanta humillación y engaño!

¿Díganme una cosa?, ¿cuántos responsables de esta crisis económica mundial han sido sentados en el banquillo?, ¿a cuántos de estos ladrones de talonario y cuenta corriente se les ha obligado a restituir lo robado? ¿Saben porque no se les ha tocado un solo pelo?, por la pasividad y la indiferencia de los ciudadanos. ¿Por qué razón somos los contribuyentes los que tenemos que tapar el gigantesco agujero que han creado no más de una docena de hombres en la economía del planeta? Desgraciadamente el terrorismo no resuelve el problema, porque el terrorista recurre a matar a inocentes con el fin de presionar a los culpables para que depongan su actitud, sin embargo los banqueros y especuladores permanecen en sus lujosas mansiones guardados por sus escoltas, indemnes y a salvo de la justicia, con la aprobación de débiles y corruptos gobernantes carentes de imaginación y torpes. Estamos rodeados de políticos grises y ambiciosos que nos engañan y permiten que esa otra casta de banqueros y especuladores nos roben.

Los recursos energéticos son una variable más en el modelo económico y social del planeta, pero no la única. La abundancia de un bien no es garantía de bienestar, en absoluto. Todo lo contrario. Si la energía se convierte en barata, abundante y no contaminante el siguiente paso es la elevación del consumo de bienes y servicios, justamente aquellos cuyo precio esta condicionado por el precio de la energía. Pero estos bienes de consumo no se fabrican de la nada y por lo tanto producirán una demanda en materias primas, transportes y servicios que hará que el modelo entre en régimen inestable e inflacionario.

Mientras que existan países pobres a los que se les impide el desarrollo y en los que las condiciones de vida sean precarias siempre estaremos en un modelo insolidario y peligroso.

En estos días todos los gobiernos revisan la seguridad de sus centrales nucleares para calmar el clamor de los ciudadanos que exigen calidad de vida y seguridad, a la vista de la catástrofe nuclear en Japón. Sin embargo nadie habla de revisar el alarmante consumo energético de los países occidentales, nadie habla de políticas de ahorro, de consumo responsable, de uso de medios de transporte como la bicicleta o de reciclar la basura y prohibir el uso de plásticos en envases.

Nadie podrá evitar una catástrofe natural, la Tierra temblará cuando le venga en gana y el océano invadirá las costas. Un asteroide podrá chocar con la Tierra, o las cenizas de un volcán cubrirán un continente paralizando la aviación y creando un colapso económico. Todo ello será inevitable, sin embargo la razón y el sentido común si son exigibles en el ser humano. Las centrales nucleares será bueno que se cierren siempre que en lugar de quedarnos en casa en mangas de camisa en pleno invierno nos pongamos una chaqueta o que en lugar de ir cada uno con su coche de viaje lo hagamos en transporte público y ferroviario.

La quimera de los molinos de viento para producir energía eléctrica que nos haga autosuficientes es una oferta con “letra pequeña” que los gobiernos venden muy bien y que no nos llevará a un auténtico “desarrollo sostenible”. Pregunten a las empresas eléctricas que tal les va el negocio de las energías alternativas. Es de un cinismo insoportable ver los anuncios de alguna compañía eléctrica que nos muestra sus centrales de producción de energía en medio de un campo de flores y nos hablan de energías limpias cuando esas mismas han sido las responsables de la emisión de millones de toneladas de gases de efecto invernadero a la atmósfera en los últimos 50 años, sin ningún control, incumpliendo normas y acuerdos. ¿Acaso alguien es capaz de imaginarse un mundo idílico a base de paneles solares y molinos en el que el consumo per cápita de energía por habitante se pueda multiplicar por 100 en un plazo de 50 años?, ¡basta ya de mentiras!

¿Qué sentido tiene que en nuestro país se hayan construido miles de kilómetros de autopistas cuando se prevé que se acabara el petróleo muy pronto?, ¿acaso piensan que con las energías de los aerogeneradores podremos cargar de “manera ilimitada” los ilimitados vehículos que nos compraremos con el dinero que nos ahorremos en la factura de la luz y que rodarán por esas autopistas? ¿Por qué no se ha apostado por el transporte público? Aún algunos se preguntan por el ferrocarril y dicen que podría ser la solución y sin embargo se ha apostado por la alta velocidad, ¿alta velocidad para qué?, ¿bajan la velocidad en las carreteras a 110 y trazan líneas de ferrocarril que pueda alcanzar hasta 300 km/h y que vaya saltando de gran ciudad en gran ciudad, dejando el resto del territorio invertebrado, abandonado y olvidado. ¡Cuánta locura!, ¡cuánta indiferencia y conformismo!, ¡cuánta insolidaridad!

¡Indignaos!, ¡por favor!

La luz: Una puerta hacia el conocimiento del cosmos.

Esta mañana, cuando me desperté y abrí los ojos percibí la luz que entraba a través de las rendijas de la persiana de mi ventana y tuve una indescriptible sensación de alegría. Por un instante pensé en la maravilla que es el poder percibir la luz, y, a través de esta, ser capaces de reconocer el espacio que nos rodea, los objetos, la tierra, el agua las nubes, percibir el rostro de nuestros semejantes y al resto de seres vivos que pueblan nuestro planeta, y sentirme bañado por esa misteriosa energía que el cosmos nos regala para poder mantener vivos los sentidos y poder seguir soñando cada día.

Pero quiero hablarte amigo lector de la luz más bien como la causa y principio de la existencia de los objetos, como el mágico instrumento que la naturaleza nos regala para poder comprenderla y respetarla mejor cada día. La luz es una onda electromagnética, compuesta por partículas energizadas llamadas fotones, y, en nuestros ojos, por milagros de la biología, se transforma en impulsos eléctricos que viajan a nuestro cerebro y allí son interpretados y finalmente identificados como formas, colores y movimientos.

¿Se han parado a pensar en la cantidad de información que transporta la luz? Ciertamente es muchísima, la luz nos da idea de la geometría del mundo, nos permite incluso percibir a su través el propio espacio tridimensional. La luz nos habla de la composición de los cuerpos sobre los que incide, dado que al llegar a ellos parte de su espectro es absorbido y parte reflejado, surgiendo de este fenómeno de reflexión la cualidad del color. Por el color y las formas nuestro cerebro es capaz de deducir mucha información relacionada con el espacio que nos rodea y de ese modo permitirnos interaccionar con él. Por el color de los objetos somos capaces de describir sus cualidades y naturaleza.

Sin embargo cuando las tinieblas abrazan nuestro mundo y llega la noche perdemos toda esta información y de alguna manera nuestro organismo en su totalidad también reacciona a esta situación. No olvidemos que el ritmo circadiano día-noche es un perfecto péndulo que marca el devenir de la vida en nuestro planeta tanto para los animales como para las plantas. Pero en la noche aun nos llega luz.

Hablemos de la luz que nos llega de lejanas estrellas. Cuando usted y yo miramos en la noche una estrella, la luz que llega a nuestros ojos salió de la estrella quizá hace varios cientos de miles, hasta millones de años. La luz a pesar de viajar a la vertiginosa velocidad de 300.000 km/s tarda muchísimo tiempo en recorrer las enormes distancias que nos separan de ella, por eso, esas distancias las medimos en años luz en lugar de km. Así, debemos considerar que un año luz es la distancia que recorre un rayo de luz durante un año.

Entendido que el viaje que recorre la luz desde la estrella en la que se produce es un largo recorrido, debemos convenir en que la imagen que tenemos del universo cuando lo contemplamos desde nuestro diminuto platea es la imagen “fósil”, antigua, de unos acontecimientos que quedaron ya en el remoto pasado. Esa estrella que ahora vemos puede ser que ahora, en este instante este apagada, quizá convertida en un astro oscuro y errante que agoniza.

La luz no es una simple radiación con una longitud de onda. La luz, para hacer más grande la maravilla de su existencia, es un conjunto de radiaciones de longitudes de onda distinta que viajan juntas. Cada color se corresponde con una longitud de onda, y hay tantos colores como los siete que componen el arco iris (rojo, naranja, amarillo, verde, azul, añil (ó morado) y violeta). Esto que les cuento lo descubrió el genial Newton cuando en 1666 hizo pasar un haz de luz a través de una ventana a una habitación oscurecida y sobre un prisma de cristal. Cuando el prisma reflejó el rayo que entraba por la venta sobre una pantalla blanca no se produjo un punto de luz blanca sino un precioso espectro con todos y cada uno de los colores que les he mencionado.

¿Por qué percibimos los objetos con distinto color? Sencillamente porque una parte de la radiación que llega a los objetos, debido a la propia naturaleza del material con el que están construidos es capaz de reflejar o absorber determinados fotones o lo que es lo mismo determinada longitud de onda del haz luminoso es absorbida por el cuerpo y otra es reflejada. Precisamente la radiación espectral reflejada es la que define la naturaleza del color del objeto. ¿Qué les parece esta maravillosa forma de comportase la luz?

Los astrónomos son avezados investigadores de la luz. Para ellos la luz es un instrumento con el cual son capaces de adivinar la composición de la atmósfera de un lejano planeta o de una estrella. Analizando el espectro luminoso de la luz que capta un telescopio se pueden deducir por la ausencia o presencia de las franjas luminosas de sus colores los gases que componen aquellas lejanas atmósferas.

¿Qué pasa si un foco emisor de luz se mueve hacia nosotros o se separa? La respuesta a esta pregunta la dio en 1842 en una monografía titulada "Sobre el color de la luz en estrellas binarias y otros astros", un gran científico que se llamaba Christian Andreas Doppler. Si estudiamos el rayo de luz que nos llega de una estrella lejana podremos comprobar que en el caso del espectro visible de la radiación electromagnética, si el objeto se aleja, su luz se desplaza a longitudes de onda más largas, desplazándose hacia el rojo. Si el objeto se acerca, su luz presenta una longitud de onda más corta, desplazándose hacia el azul. Con esta observación convertida a en la ley denominada “Efecto Doppler” se deduce que el universo que contemplamos no esta quieto. Que analizando la luz que nos llega de las estrellas y galaxias utilizando instrumentos de precisión como los espectrómetros, deducimos que unas vienen hacia nosotros y otras se alejan. En definitiva el universo es un complejo mecanismo sometido a la acción de las fuerzas gravitacionales que son las máximas responsables de su estructura y del reparto de la materia en su infinitud.

Si ustedes son capaces de imaginarse que “viajan a lomos de un rayo de luz” podrán contemplar espectáculos maravillosos, tanto en la inmensidad del cosmos como en el seno de las moléculas y los átomos, en lo pequeño y en lo grande la luz juega un papel muy importante. El conocimiento del cosmos es posible gracias a la luz, sin ella, poco habría avanzado el ser humano en su carrera hacia la explicación del sentido de la vida: de donde venimos, y a donde vamos. La luz, recuérdenlo mis amigos lectores, es el hilo conductor que nos mantiene unidos, el canal de comunicación que nos permite conocer lo que hay mas allá de nuestra realidad espacial, que es bien corta por cierto.

La luz es un poderoso catalizador para numerosas reacciones en los más diversos sistemas físicos, químicos y biológicos. Pensemos, a modo de ejemplo, en la función fotosintética que realizan los vegetales para sintetizar los nutrientes que las hacen vivir, crecer y reproducirse. Sin la presencia de la luz solar no existirían la plantas y por lo tanto tampoco los animales que como sabemos viven de ellas y por el mismo efecto ningún de los seres carnívoros.

En la actualidad nuestros científicos tienen puestas sus esperanzas en la luz para conseguir energía barata y no contaminante a través de la energía solar fotovoltaica mediante la aplicación del efecto fotoeléctrico que descubriera el propio Einstein mediante finas obleas de material semiconductor fotosensible.

El motor Stirling en aplicaciones de energía solar.

Una eficiente forma de transformación de la energía térmica solar en energía eléctrica.

En esta nueva carrera que comienza la humanidad en la búsqueda de fuentes de energía alternativa y renovable existen numerosos inventos y hallazgos que han venido permaneciendo dormidos en el recuerdo de los anales de la ciencia y que ahora ha llegado la hora de sacarlos del baúl y ponerlos en práctica. Este es el caso del motor Stirling.

Sistema DISTAL I en operación en la Plataforma Solar de Almería incorporando un motor Stirling

El Motor Stirling fue inventado en 1816 por Robert Stirling, reverendo escocés. Su principio de funcionamiento esta basado en el trabajo hecho por la expansión y contracción de un gas (normalmente helio o hidrógeno) al ser obligado a seguir un ciclo de enfriamiento en un foco frío, con lo cual se contrae, y de calentamiento en un foco caliente, con lo cual se expande. Es decir, es necesaria la presencia de una diferencia de temperaturas entre dos focos y se trata de un motor térmico.

Su ciclo de trabajo se conforma mediante 2 transformaciones isocóricas (calentamiento y enfriamiento a volumen constante) y dos isotermas (compresión y expansión a temperatura constante).

El motor Stirling es el único capaz de aproximarse (teóricamente lo alcanza) al rendimiento máximo teórico conocido como rendimiento de Carnot, por lo que, en lo que a rendimiento de motores térmicos se refiere, es la mejor opción. Conviene advertir que no serviría como motor de coche, porque aunque su rendimiento es superior, su potencia es inferior (a igualdad de peso) y el rendimiento óptimo sólo se alcanza a velocidades bajas.

La gran diversidad de fuentes de calor con las que contamos en nuestro catalogo energético actual permite que este motor pueda funcionar con muy diversos combustibles, dado que de lo que se trata es de aportarle calor externo cuya procedencia en ningún caso afectará su funcionamiento. Así pues el motor puede funcionar en muy diversos escenarios energéticos. En la actualidad, los científicos y técnicos están realizando la adaptación de este motor térmico entro de una estructura de aprovechamiento de la energía solar térmica.

El argumento más sencillo de entender en relación con el alto rendimiento del motor es porque el calor directamente es el responsable de su ciclo de trabajo, es decir no tiene que producirse una reacción de combustión que implicaría lógicamente unas pérdidas añadidas.

Este motor tiene la gran ventaja de que puede representar una fuente de energía, una vez que le conectemos una maquina eléctrica –alternador dinamo-, totalmente autónoma cuyo rendimiento es muy elevado. Si disponemos de una superficie colectora de los rayos solares en forma de espejo orientable o parábola, será muy fácil hacer llegar el calor a la cámara caliente del motor y este se pondrá a funcionar. Teniendo en cuenta que al no haber combustión de ningún tipo el efecto contaminante de la instalación es prácticamente cero.

La mayor complejidad de este sistema de aprovechamiento de la energía solar térmica es la de motorizar la parábola colectora de energía que evidentemente deberá seguir la trayectoria del astro solar en la bóveda celeste, en sus dos ángulos fundamentales: acimut y altura sobre la línea de horizonte.

En el centro del panel colector –foco de la parábola- se situaría el llamado punto caliente del motor, de tal forma que será en ese punto donde se recoja de forma concentrada la energía térmica que se encargará de poner en movimiento el motor. En otros modelos se utilizan lentes de Fresnel que realizan igualmente la concentración de los rayos solares.

Al motor Stirling se le acopla un alternador de manera que dentro de un mismo bloque situado en el foco del disco concentrador se realiza la transformación de energía térmica en eléctrica que se puede inyectar a la red eléctrica, de la misma manera que lo hacen los areogeneradores, o directamente ser utilizada alimentando las cargas de una instalación

El rango óptimo de potencias para ser competitivo en el mercado energético estaría en el orden de unas decenas de kilowatios donde aspiraría a competir con sistemas ya comerciales como los fotovoltaicos o los generadores diesel.

La propia NASA esta muy interesada en este tipo de convertidores de energía y viene dedicando importantes esfuerzos económicos en el desarrollo de aplicaciones que incorporan distintos modelos de motor. En la dirección de Internet http://www.grc.nasa.gov/WWW/tmsb/stirling/doc/stirling_animation.html se pueden ver animaciones muy interesantes de distintos modelos de motor.

La Plataforma Solar de Almería (PSA), perteneciente al Centro de Investigaciones Energética, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), es el mayor centro de investigación, desarrollo y ensayos de Europa dedicado a las tecnologías solares de concentración. En esta instalación se prueban y perfeccionan los distintos diseños y sistemas de captación y transformación de energía solar. Su en lace Web es el siguiente http://www.psa.es/webesp/gen/generalesp.html .

Finalmente, si quiere comprase un pequeño motor Stirling al que le hará funcionar simplemente poniéndolo sobre su taza de café le recomiendo que visite esta otra dirección de Internet http://www.stirlingengine.com allí tiene un amplio catálogo sobre el que poder comprar su primer motor. Quién sabe si después, una vez que lo ha probado, no se decide por adquirir uno mayor con el que poder abastecerse de electricidad.

ENERGIA SOLAR EN CASTILLA LA MANCHA (ESPAÑA)

Parece que la apuesta por las energías renovables en Castilla la Mancha empieza a tomar consistencia. Así lo demuestra el número de instalaciones que actualmente ya están funcionando y las que están previstas poner en marcha.

La Orden de 17-04-2007 de la Consejería de Industria y Tecnología promueve un gran impulso en el sector energético y significa un compromiso serio y un esfuerzo inversor por parte de la administración orientado a la implantación de estas energías en nuestro territorio. La medida legal esta amparada en el objetivo europeo de alcanzar en el año 2010 un 12% del consumo de energías primarias mediante el empleo de energías renovables y en cumplimiento de los compromisos adquiridos en virtud del Plan de Fomento de Energías Renovables en España.

¿Cuales son las principales áreas en las que se pretende desarrollar estas instalaciones? Básicamente son cinco: La energía solar térmica, la energía solar fotovoltaica, la energía eólica y la energía derivada de la biomasa. Cada una de estas formas de aprovechamiento implican una clara apuesta por la protección del medio ambiente y un desarrollo sostenible del territorio.

La energía solar térmica esta orientada a las aplicaciones de tipo doméstico o del sector servicios si bien es cierto que en nuestra región, y concretamente en Puertollano está previsto montar una central termoeléctrica de 50 MW por parte de la empresa Iberdrola. Éste sistema de recolectar la energía solar es tan básico como fácil de realizar.

La mencionada central termoeléctrica de Puertollano tendrá un área de captación solar de cerca de 290.000 m² y ocupará aproximadamente 135 hectáreas de terreno. En su construcción se instalarán unos 120.000 espejos parabólicos y 13.000 tubos absorbedores. “Tecnológicamente, puede considerarse como una pequeña central térmica en la que el equipo de caldera se sustituye por un campo solar formado por 352 colectores cilindro-parabólicos”.

La producción anual estimada de la nueva central de Puertollano ascenderá a 120 GWh, equivalente al consumo de una población de 50.000 habitantes, evitando así la emisión a la atmósfera de casi 40.000 toneladas de CO2, según los cálculos de Iberdrola.

Basta colocar, orientados al sol, un conjunto de paneles por los que se hace circular agua, produciéndose el calentamiento de esta pudiendo alcanzar temperaturas próximas a los 80 o 100 grados, dependiendo de la tecnología aplicada. Esta agua puede ser directamente utilizada o bien llevada a un intercambiador de calor. Las subvenciones para las instalaciones térmicas son en instalaciones de hasta 14KW de potencia equivalente de 1160 €/KW o 812 €/m² y en instalaciones de mas de 14 KW hasta 1015 €/KW o 719,5 €/m²

La energía fotovoltaica constituye una forma muy rentable de obtener energía del sol aprovechando el efecto de la energía solar sobre un panel construido con un conjunto de células de silicio que trasforman la energía luminosa directamente en electricidad. Ésta forma de aprovechamiento de la energía se materializa en la instalación de áreas de paneles, fijos u orientables, que en función de su extensión constituyen explotaciones energéticas que podemos clasificar en dos grandes tipos: instalaciones fotovoltaicas con acumulación y sin acumulación. Dependiendo de si existe acumulación o no así podremos también hablar de instalaciones para autoconsumo o instalaciones para la carga de energía en la red pública.

Las instalaciones solares fotovoltaicas de hasta aproximadamente 10 KW son de propiedad privada y cualquier ciudadano puede montarlas en su vivienda o propiedad acogiéndose a subvenciones que vienen a ser de 12 €/Wp cuando se dispone de acumulación (baterías de almacenamiento) y 9 €/Wp sin acumulación.

El aprovechamiento de la biomasa o la realización de cultivos bioenergéticos también esta contemplada en los planes de energías renovables en Castilla La Mancha, así por ejemplo, se contemplan ayudas de hasta 500 €/KW para la puesta en servicio de instalaciones.

Una formula muy utilizada en el campo de las instalaciones fotovoltaicas es la creación de “huertos solares”. Hablamos del montaje de instalaciones comunitarias que se ubican en el campo y cuya titularidad está en manos de varios propietarios cada uno de los cuales realiza una aportación en la instalación. De esta forma ya existen instalaciones en nuestra región que van desde los 500 KW hasta los 10 MW. En mi opinión esta forma de promover el uso de las energías renovables es muy interesante ya que incentiva la pequeña inversión de muchas personas en proyectos comunitarios en donde con muy bajos niveles de riesgo se obtienen interesantes beneficios económicos.

Creo que no me equivoco si les digo a mis lectores que en un futuro inmediato la inversión de capital en el sector energético será un hecho común. Seguramente, ojala y sea así, va ha producirse un movimiento de capitales desde el sector energético convencional y desde el sector de la construcción hacia el sector de las energías renovables y el medio ambiente. Me atrevo a decir que ya puede ir pensando el ciudadano ahorrador en invertir en el sector energético y del medio ambiente y a los empresarios de nuestra región les animo a crear empresas en el sector, pues a la vez que rentabilizar sus inversiones podrán contribuir al desarrollo sostenible.

La factura energética que se prevé en los próximos años crecerá ostensiblemente sobre todo en lo que se refiere al gasto energético en los hogares. No será fácil defenderse de las altas temperaturas del verano y tendremos que hacer un uso generalizado de los sistemas de climatización para poder soportar este nuevo ciclo al que nos enfrentamos desde ahora mismo.

En nuestra región, caminar hacia este horizonte es una buena idea. No olvidemos que sobre nuestro territorio pesa la amenaza de la sequía y el cambio climático. Es verdad que llegar al 12% de utilización de las energías renovables dentro de la factura global aun es poco y ello nos hace seguir dependiendo de los combustibles fósiles, pero el camino ha de emprenderse ya, por ello hemos de aplaudir que el Gobierno Regional apueste por este tipo de energías.