Dispositivos solares y apuros climáticos

Como sabemos, la concentración de bióxido de carbono en la atmósfera terrestre ha experimentado un incremento continuo desde el inicio de la revolución industrial hace dos siglos. Actualmente, dicha concentración es de 390 partes por millón, que es 37% más elevada que la que se tenía en el año 1880. De manera concurrente, la temperatura promedio de la superficie de la Tierra se ha elevado en casi un grado centígrado en los últimos cien años, provocando, entre otros fenómenos, la fusión de los hielos árticos y antárticos.

Aunque hay quien niega que ambos incrementos estén correlacionados, una mayoría de expertos considera que la temperatura terrestre se ha elevado causa del crecimiento del nivel de bióxido de carbono en la atmósfera. Este crecimiento, a su vez, es producto de la quema de combustibles fósiles –petróleo, gas natural y carbón– que aportan más de 80% del total de la energía consumida por el mundo.

Si bien estabilizar –ya no digamos eliminar– la emisión de gases de invernadero a la atmósfera luce problemático, los especialistas urgen a tomar medidas para aminorar su crecimiento, dada la emergencia climática por la que atraviesa el planeta. En particular es necesario sustituir paulatinamente los combustibles fósiles por otras fuentes de energía no contaminantes.

Entre las energías alternativas disponibles para sustituir a los combustibles fósiles se encuentran la hidroeléctrica, la eólica, la nuclear, la geotérmica, la biomasa y la solar. No todas estas fuentes de energía, sin embargo, tienen el mismo potencial. Lejos de esto, la energía solar, por su volumen, es con mucho la dominante.

Por ejemplo, Richard Pérez de la Universidad Estatal de Nueva York en Albany, estima que el Sol tiene el potencial para proporcionar una cantidad de energía 1500 veces más grande que toda la energía que actualmente consume el mundo. En contraste, con la excepción de la energía eólica, ninguna de las otras fuentes de energía disponibles podría por sí misma satisfacer nuestras necesidades energéticas a nivel global.

Además de lo anterior, y al margen del problema de la contaminación atmosférica, los combustibles fósiles constituyen una fuente de energía no renovable que eventualmente llegará a su fin y que tarde o temprano tendremos que sustituir por fuentes renovables. A este respecto, Richard Pérez estima que las reservas existentes de petróleo, si se consumieran en ausencia de cualquier otro energético, son equivalentes a 15 años de energía al ritmo actual de consumo global. Los números correspondientes para el gas natural y el carbón son 13 y 54 años, de manera respectiva. En lo que se refiere a la energía nuclear –que si bien no produce gases de invernadero, sí es altamente contaminante del medio ambiente– las reservas de uranio existentes equivalen a un máximo de 19 años de consumo global de energía.

De acuerdo a lo anterior, el aprovechamiento de una parte minúscula de la energía del Sol podría satisfacer por completo nuestras necesidades energéticas presentes y muy probablemente futuras. Así, en la medida en que se desarrollen tecnologías más y más sofisticadas para atrapar y manipular la radiación del Sol, cabe esperar que el mundo del futuro dependa cada vez más de la energía solar.

¿Cuál es la tecnología solar del futuro? Con las tecnologías del presente podemos aprovechar la energía del Sol de diferentes maneras. Podemos, por ejemplo, usarla para calentar agua para consumo doméstico –una aplicación que está cada vez más extendida–, o bien para generar energía eléctrica en centrales termo-solares.

Otra opción es la que nos ofrecen los paneles solares o fotovoltaicos, que transforman directamente la energía del Sol en energía eléctrica. Esta opción es muy atractiva pues, una vez instalados, dichos paneles nos entregan energía gratis sin generar contaminación. Trabajan, además, de manera silenciosa y sin partes móviles.

Una opción más nos la ejemplifican las plantas verdes, que son capaces absorber y hacer uso de la radiación solar para reproducirse y sintetizar material orgánico, empleando para ello el proceso de fotosíntesis.

Los paneles fotovoltaicos y la fotosíntesis constituyen dos opciones solares con características propias en cierto modo opuestas. Por un lado, los primeros no son por sí mismos capaces de almacenar la energía que producen, la cual tiene que ser consumida al momento. Las plantas, por el contrario, almacenan la energía que extraen del Sol en forma de energía química en el material orgánico que sintetizan.

Es interesante comparar la eficiencia para aprovechar la energía del Sol de estas dos opciones, producto una de la Naturaleza y la otra de un desarrollo tecnológico reciente. Podría uno quizá pensar que las plantas, resultado de miles de millones de años de evolución, serían más eficientes que los módulos solares. Lejos de esto, un estudio publicado en la revista “Science” por un grupo interdisciplinario de científicos concluye que los módulos solares son de hecho diez veces más eficientes que las plantas en cuanto a aprovechar la energía del Sol. Así, por esta vez habremos superado a la Naturaleza.

Aunque habría que reconocer que posiblemente ésta nunca pretendió participar en una competencia para fabricar el dispositivo solar más eficiente y que la eficiencia energética no era una de sus prioridades. Como si lo de debe ser para nosotros, si hemos de superar nuestros apuros climáticos.