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Para la mayoría de nosotros hoy en día, basta con pulsar un botón en la comodidad de nuestros hogares para que se encienda el gas, circule la electricidad, fluya el agua dulce y se enciendan las luces. Esto se debe a un mejor acceso a los recursos energéticos. Varias zonas geográficas pueden tener más o menos de un recurso o accesibilidad al mismo.
Significado de recurso energético futuro
Losrecursos energéticosfuturos se refieren a aquellos recursos que pueden llegar a estar ampliamente disponibles para su uso en el futuro, gracias a los avances tecnológicos o a nuevos descubrimientos científicos. Los recursos energéticos futuros diferirán de los actuales debido a varios factores combinados.
| Razón | Detalles |
Escasez de disponibilidad | Se necesitannuevas tecnologías cuando se han agotado los depósitos superficiales de un recurso. La fracturación hidráulica (fracking) es la inyección de agua a alta presión y otros productos químicos en las rocas para fracturarlas y permitir la extracción de combustibles fósiles. |
Nuevas tecnologías | Mejora de la seguridad sanitaria y medioambiental, así como de la eficacia. Mejora de la filtración, las membranas de separación y las soluciones para el procesamiento del petróleo y el gas (fósiles).1 |
Preocupaciones medioambientales | Las tasas de extinción de la biodiversidad indican directamente prácticas inadecuadas de utilización de los recursos. La energía se invertirá, por ley, en el aumento de la biodiversidad. |
Opinión pública e inversiones | La opinión pública es más consciente de los factores de preocupación sanitarios, industriales y medioambientales, e invierte en distintas fuentes de ingresos. |
Seguridad nacional e internacional | Lasamenazas a la seguridad pueden desencadenar necesidades energéticas adicionales. Inversión en sistemas de defensa planetaria contra los asteroides.2 |
Los tipos de recursos energéticos del futuro
Se están haciendo esfuerzos para construir tecnología que nos permita cosechar y almacenar formas de energía menos densas, como la luz solar y el viento. En esta sección, empezaremos con la energía nuclear, que está siempre presente en los planes energéticos futuros.
Nuclear
La energía nuclear es una de las formas de energía más densas que la humanidad está aprendiendo a manejar. La tecnología nuclear del futuro puede dividirse en fisión y fusión.
La fisión nuclear, o división de átomos, es la más común en todo el mundo, pero puede ser menos común en el futuro.
La fusión nuclear, o fusión (combinación) de átomos, produce más energía que la fisión, pero aún está en fase de pruebas.
Las nuevas tecnologías defisión incluyen los reactores de sales fundidas, la fusión por láser , que fusiona átomos mediante un rayo láser de alta energía, y los reactores de torio o plutonio.
Las nuevas tecnologías defusión incluyen los reactores toroidales y la fusión láser, que utiliza un rayo láser para fusionar isótopos de hidrógeno.
Renovables
Los recursos energéticos renovables eran una opción energética popular antes del siglo XVIII. Se hicieron menos comunes cuando los avances tecnológicos permitieron el uso de combustibles fósiles.
Las tecnologías del futuro incluyen:
Velassolares y paneles solares fotovoltaicos, que podrían fabricarse más con perovskita o arseniuro de galio, dos materiales que pueden sustituir a la silicona. También se esperan materiales de nanotubos de carbono para la energía solar térmica. Además, los campos de paneles solares pueden convertirse en sistemas CSP (Energía Solar Concentrada) que utilizan espejos para enfocar los rayos solares hacia una única fuente.
Ahora los paneles solares pueden hacerse transparentes y utilizarse como ventanas.
Las ruedas hidráulicas (de baja altura, para explotaciones a pequeña escala), las turbinas Kaplan o las turbinas helicoidales Gorlov (diferentes diseños de álabes) podrán girar sus álabes en la dirección en la que fluyan las corrientes más fuertes para aprovechar más energía cinética.
Estas turbinas hidroeléctricas también pueden cambiar su forma o posición para adaptarse a los momentos en que el nivel freático esté más bajo o más alto.
La energíade las olas yla energía de las mareas , utilizadas cerca de la orilla del mar, aprovechan la energía cinética del agua. En el futuro, también podrán cosechar energía de los gradientes cambiantes de temperatura y salinidad que existen y se mezclan en las capas de agua marina.3
También pueden construirse presas mareomotrices y lagunas para amplificar el efecto de los cambios en el nivel del agua.
Laenergía eólica es una de las más flexibles. Se pueden diseñar diferentes formas de pala para aumentar la velocidad, reducir las turbulencias y la resistencia o garantizar una rotación más suave (por ejemplo, aletas en la punta de las palas, góndolas de pala, ejes helicoidales verticales y horizontales de aerogeneradores -VAWT y HAWT-).
Losbarcos asistidos por el viento, que sólo necesitan una o muy pocas personas para manejarlos, serán más comunes en el futuro.
Los biocombustibles pueden proceder de residuos agrícolas y de alimentos de supermercados y de plantaciones específicas, como la hierba miscanthus. A menudo se considera que el biocombustible del futuro son las algas, ya que generan metano e hidrógeno al descomponerse. De la biomasa pueden obtenerse combustibleslíquidos (bioetanol), sólidos (humus) y gaseosos (biogás). Los tres también pueden obtenerse de biodigestores, que utilizan microorganismos para digerir los residuos.
Laenergía geotérmica sólo está disponible en lugares concretos que se benefician de la actividad volcánica. Normalmente, utiliza agua caliente y vapor para alimentar motores. En el futuro, se combinará con líquidos de bajo punto de ebullición, como el butano, para generar electricidad a temperaturas globales más bajas.
No renovable
Es probable que elcarbón, el petróleo y el gas sigan utilizándose en el futuro debido a su alto rendimiento energético cuando se queman. Sin embargo, su capacidad contaminante sigue siendo alta, lo que provoca la liberación de metales pesados o gases de efecto invernadero.
Las instalaciones de combustión del futuro próximo necesitan capturar tales contaminantes y emisiones.
Carbón: la gasificación y la licuefacción del carbón son procesos que convierten el carbón en otras formas utilizables de energía. Ambas técnicas son más eficaces que la combustión.4
La gasificación del carbón implica la combustión parcial del carbón para producir un gas que puede utilizarse para calefacción o generación de electricidad.
La licuefacción, por su parte, supone la conversión del carbón en un combustible líquido que puede utilizarse en el transporte.
Petróleo: los pozos de producción submarinos, el uso de arenas bituminosas y esquistos bituminosos y la perforación se combinarán con técnicas de recuperación mejorada del petróleo (EOR) de gran eficacia. Las técnicas de EOR que se mejorarán son las siguientes
Recuperaciónprimaria de petróleo, bombeando petróleo del subsuelo y separándolo del agua y otras impurezas.
Recuperación secundaria de petróleo, utilizando agua o productos químicos para aumentar el flujo de petróleo del yacimiento al pozo.
Recuperaciónterciaria de petróleo, inyectando vapor u otros fluidos en el yacimiento para calentar el petróleo, de modo que fluya más fácilmente.5
Gas natural: la recuperación mejorada de gas podría combinarse con la fracturación hidráulica (fracking) para capturar los gases con mayor eficacia.
¿Cómo extraer mejor los recursos energéticos del futuro?
- Los vehículos teledirigidos (ROV) son controlados por un operador a distancia.
- Los vehículos autónomos no tripulados (AUV) son autónomos, lo que significa que pueden funcionar de forma independiente.
Ambos se utilizan en situaciones que no son seguras o prácticas para los seres humanos.
Ejemplos de recursos energéticos del futuro
El futuro de la energía está en constante cambio, por lo que es difícil prever qué fuentes de energía se utilizarán.
Los reactores de sales fundidas son diseños mejorados de tecnología de fisión que pueden servirnos más ampliamente como recurso energético. La sal o las mezclas de sales se utilizan como refrigerante y permiten que la energía nuclear funcione a temperaturas más altas que si se refrigerara sólo con agua.
El reactor de sales fundidas de Fuji, Japón.
La tecnología de fusión mejorada puede obtener energía del deuterio y el tritio, que son isótopos ("especies") del hidrógeno.
Los reactores toroidales, llamados así por la forma de rosquilla en la que mantienen confinado el plasma (la fuente de energía), se están probando en numerosos lugares del mundo, como el Reino Unido (JET, Culham), Francia (el megaproyecto ITER en Provenza) o EEUU (el tokamak de San Diego).
Elplasma del interior de un tokamak está formado por hidrógeno extremadamente caliente que se carga eléctricamente.
Estrategias para garantizar el suministro energético en el futuro
En los últimos años, los esfuerzos por mejorar el acceso a la electricidad han hecho que la población de la Tierra (registrada por partida de nacimiento) haya pasado en sólo 30 años del 70% al 90%.
Todavía se pueden emplear algunas estrategias para ayudar a garantizar el suministro energético en el futuro.
Diversificar las fuentes de energía utilizando una mezcla de fuentes renovables (solar, mareomotriz, eólica, biomasa) y no renovables (petróleo).
Esto ayuda a protegerse contra las fluctuaciones de los precios y las interrupciones del suministro.
Invierte en eficiencia energética. La conservación de la energía en el transporte, la construcción y la industria es primordial para un futuro sostenible en el uso de los recursos energéticos.
Aislamiento de los edificios con soluciones energéticamente eficientes y rentables (por ejemplo, triple acristalamiento) o materiales renovables con buenas propiedades térmicas, como paja, residuos animales (estiércol) o una mezcla de fibras vegetales.
Diseño de vehículos y elección de materiales que ayuden a reducir el peso y la resistencia aerodinámica.
Sistemas de recuperación de calor y ventilación pasiva.
Desarrollar tecnologías de almacenamiento que puedan guardar el exceso de energía cuando la demanda sea alta. Empleando estas estrategias, podemos ayudar a garantizar que las generaciones futuras puedan acceder a suministros de energía fiables y asequibles.
Se están investigando baterías fabricadas con revestimiento de diamante que puedan funcionar con radiación.6
Laconservación y mejora del hábitat garantizan que los ciclos naturales puedan seguir produciendo fuentes de energía utilizables por los humanos.
Algunos ejemplos son la madera, la turba y otras biomasas.
La tur ba necesita una combinación de factores para seguir formándose, como un nivel freático alto (el agua cercana a la superficie del suelo), suelos encharcados y una vegetación específica (por ejemplo, musgos Sphagnum ). Si se construyen drenajes en los hábitats de turba o se plantan árboles, todo el hábitat se degrada y la turba deja de formarse.
Problemas con los recursos energéticos futuros
Todas las actividades, incluidas la extracción, transformación, transporte, utilización y eliminación de todos los recursos y sus tecnologías (por ejemplo, la construcción de una góndola de aerogenerador), dejan una huella medioambiental.
Una huella medioambiental mide el impacto en el medio ambiente de todas las actividades aferentes de un grupo de personas. Tiene en cuenta el uso de los recursos, el suelo y los residuos y la contaminación generados.
Los contaminadores no suelen ser considerados responsables de los daños causados por la contaminación. ¿Lo serán en el futuro? Actualmente se están aplicando impuestos sobre los gases de efecto invernadero en los países europeos y en EE.UU., pero es posible que algunos no entren en vigor hasta 2024.7 ¿Los consumidores domésticos se verán igualmente afectados por los impuestos?
Otros riesgos son:
Nuevos recursos energéticos que podrían ser densos energéticamente pero difíciles de manejar, contener y transportar.
Volatilidad de los elementos nucleares y permeabilidad del gas hidrógeno (puede atravesar muchos materiales y filtrarse de los depósitos).
Dañosal hábitat y geológicos.
Pérdida de vida de la biodiversidad, terremotos, etc.
Decisiones de "la opción más rápida y barata".
Reapertura de minas de carbón una vez agotadas las reservas de gas y petróleo.
Recursos energéticos no convencionales
Ya se están aplicando algunos recursos energéticos no convencionales.
La energíamagnética es prometedora, ya que un conjunto de imanes potentes puede tanto atraer como repeler. La energía magnética será decisiva en los sectores del transporte y la construcción. Los campos magnéticos ya ayudan al funcionamiento de los reactores toroidales.
El sistema de transporte por tren Maglev utiliza electroimanes para "hacer flotar" el tren unos 10 centímetros en el aire. Esta eliminación de la fricción permite a los países que emplean el sistema, como Alemania y Japón, beneficiarse de trenes de alta velocidad. En esencia, podemos llamarlo levitación magnética. Además, ¡son menos ruidosos!
Lacaptura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) podría ayudar a reducir la huella de carbono de las industrias extractivas. La mineralización del carbono utiliza una tecnología que captura el aire por sus moléculasde CO2 y lo inyecta en el suelo para formar rocas y minerales.
Un ejemplo es "Orca", empleada por Islandia, una tecnología que imita el proceso natural de formación de rocas que normalmente llevaría cientos de años.
Además, las biobaterías del futuro, ampliamente disponibles, deberían poder aprovechar la energía de moléculas orgánicas, como enzimas, azúcares o bacterias, que podrían estar contenidas en sustancias como la savia de los árboles o la sangre.8
Siempre soñaremos con aprovechar las fuentes de energía y las tecnologías que nos permitan vivir y aprender de otra manera. Sea cual sea su origen, debemos asegurarnos de que sean éticas y no causen daños medioambientales al mundo natural o a nuestras ciudades y paisajes construidos.
Recursos energéticos del futuro - Puntos clave
- La escasez de recursos disponibles, las nuevas tecnologías, las preocupaciones medioambientales, la opinión pública y las inversiones, y la seguridad nacional e internacional son razones por las que los futuros suministros energéticos serán diferentes de los actuales.
- Entre los ejemplos de futuros suministros energéticos empleados actualmente pero en fase de pruebas se encuentran el hidrógeno para la fisión nuclear, el transporte electromagnético y las turbinas eólicas e hidráulicas helicoidales.
- También es probable que los combustibles fósiles y otros recursos no renovables sigan siendo una fuente de energía.
- Diversificar los recursos energéticos (en lugar de depender de los combustibles fósiles), invertir en eficiencia energética, desarrollar nuevas capacidades de almacenamiento y conservar o mejorar los hábitats naturales son algunas de las estrategias preferidas para garantizar el suministro energético en el futuro.
- Los riesgos de los recursos energéticos futuros incluyen su disponibilidad, volatilidad, permeabilidad y capacidad de contaminación.
Referencias
- Zane Vorenberg, Científicos de Argonne crean una nueva tecnología de filtros resistentes al aceite, 2018
- Josh Handal, La misión DART de la NASA impacta contra un asteroide en la primera prueba de defensa planetaria de su historia, 2022
- CMNUCC, La ola del futuro, 2021
- civils360, Gasificación y licuefacción del carbón, 2022
- rigzone, ¿Qué es el EOR y cómo funciona?, 2022
- Jennifer Johnson, REPORTAJE: Las baterías de diamante son para siempre, 2021
- Myles McCormick, La Ley de Reducción de la Inflación aplica el principio de quien contamina paga: el impuesto sobre el carbono acelerará la reducción de las emisiones de metano, 2022
- Universidad de East Anglia, Biobaterías, 2020
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