Evolución de la eficiencia energética

Resumen

En el texto Evolución de la eficiencia energética se expone de manera breve el desarrollo de las tecnologías a lo largo de la historia de las civilizaciones para generar y utilizar la energía en beneficio de la humanidad. Todas las diferentes formas de generación energética son catalogadas de acuerdo a su eficiencia que es medida según los recursos utilizados que emplean y los efectos colaterales que conllevan. En primera instancia se introduce la importancia de las energías para las civilizaciones pasadas y presentes, y conforme se inmiscuye en el texto se abarca el desarrollo de los métodos para producir o aprovechar energía, divididos en las etapas temporales de los periodos, pre agrícola, agrícola, neolítico, pre industrial, industrial y moderno. Por lo que, en un progreso temporal del texto se expone el patrón progresivo de las innovaciones para generar energía hasta llegar a la época actual y la tendencia humana de mejorar las matrices de producción energética para un futuro, aportando nuevos escalones en la evolución de la eficiencia energética.

Palabras clave

Ciencia

Civilización

Evolución

Energía

La evolución de la eficiencia energética empieza con el descubrimiento de la importancia de la energía, que tuvo lugar en el inicio de las civilizaciones, puesto que el término energía, es un sinónimo de trabajo. La humanidad desde tiempos inmemoriales empezó a cuestionarse sobre las soluciones de diferentes problemas físicos que se hallaban en la vida cotidiana, preguntas como: ¿Cuál es la fuerza que se necesita para llegar a tal lugar?, ¿Cuánta fuerza se necesita para abrir una nuez?, ¿Con cuántos hombres se debe casar un mamut?, ¿Cuántos hombres se necesitan para remar un barco hasta determinado lugar?, ¿Cuántos caballos se necesitan para remolcar un peso específico?, entre varias preguntas más.  Fue gracias al cuestionamiento de estos problemas que la humanidad se vio en necesidad de desarrollar las energías a lo largo de la historia, jugando un papel importante en el desarrollo de las civilizaciones, hasta llegar a la época actual. La función de la energía no ha perdido relevancia en ningún instante de la historia, pues actualmente es valorada como una fuente indispensable para realizar diferentes trabajos, y sigue siendo un ítem principal en la lista de innovaciones urgentes para desarrollar, según todos los pueblos y países del primer mundo. Y como expone Armando Zandanel al decir que, “La energía existe bajo distintas formas y constituye la base de todos los fenómenos que tienen lugar en el universo.” (Zandanel, 2016, p. 10), define que la energía en un pilar que mantiene la estructura del universo en funcionamiento.

“La energía está definida como la capacidad para realizar un trabajo, y desde el punto de vista macro físico, es uno de los factores primordiales para el desarrollo de las civilizaciones.” (Dominguez, 2005, p. 56). La humanidad, al igual que todos los seres vivos requiere de energía para vivir, sin embargo, necesita de mucha más energía en magnitud que el resto de especies. Razón por la cual, a lo largo de la historia, se ha visto en la necesidad primordial de encontrar diferentes formas de generación de energía y así como un efecto colateral directo modifica el medio ambiente con el fin de aprovechar y generar energía para su beneficio. La ciencia ha dejado formas evidentes de avances en las tecnologías que afectaron directamente la forma en que la humanidad actualmente se abastece de energía.

Ante la realidad de una demanda de energía en progresivo exponencial crecimiento, la humanidad se ha visto con la obligación trascendental de evolucionar las matrices de la generación energética buscando un equilibrio entre la magnitud de producción y el consumo de materia implicado. A este equilibrio se le denomina eficiencia energética, que consiste en dar resultados beneficiosos en aspectos de alta potencialidad, bajas repercusiones ambientales, y costos económicos en promedio bajos.  (Cunningham, 2002, p. 208).

La evolución de la eficiencia energética se puede cuantificar mediante una relación entre la capacidad de Watts (W) que puede producir un material-fenómeno natural en un intervalo de tiempo, y el año o época en la que es empleada o consumida. Las etapas para realizar la cuantificación de eficiencia se clasifican en diferentes periodos como: pre agrícola, neolítico, agrícola, preindustrial, industrial y moderno. Dentro de los métodos para establecer la evolución de la eficiencia energética de forma sistemática, se añade el factor de un Consumo Mundial, que es directamente proporcional a la eficiencia de la matriz energética que se utiliza en determinado punto de la historia, es decir, las civilizaciones siempre buscan la mejor forma de abastecer su demanda energética, y no necesariamente de una forma eficiente.

La empresa British Petroleum, al realizar un desglose del consumo energético mundial desde el año 1965 al 2008, se ha tenido un incremento del 190%, es decir, se ha multiplicado casi 43 veces, por lo que se asume un crecimiento anual de 2,5% en el consumo de energía y por lo tanto también de su demanda. (Jarauta, 2015, pág. 11).

Se puede describir la evolución de la energía empleada en los diferentes periodos, de forma sencilla, en el periodo pre agrícola, las energías más potentes a utilizar eran el fuego y la fuerza humana; el fuego abastece mucha energía (mayor a 1.0E3 W), la misma que será controlada en mayor magnitud a lo largo de la historia, y la fuerza humana que tiene un aproximado de 69.8 W. (OIT, 2012, p.43).

En el periodo neolítico, se distinguen las fuerzas del aire que mueve a los barcos y molinos, además de la tracción animal; la fuerza del aire con una capacidad aproximada de 1.2E3 KW y la tracción animal con la unidad básica de medida internacional, de un caballo de fuerza equivalente a 745.3 W. En los periodos siguientes se aumenta en gran proporción las magnitudes de la generación energética.

El periodo agrícola emplea mayor energía siendo la madera una de sus principales fuentes, con un poder máximo estimado de 21000 KJ/Kg, es decir, 2.1E4 W por Kg. En el periodo pre industrial se utiliza en su mayoría madera y molinos hidráulicos que tienen una capacidad gigantesca de hasta 1 MW. (Rodriguez, 2009, p. 219). En el periodo industrial se destacan el uso de las energías de vapor de agua, diferentes tipos de carbón, el inicio de la energía eléctrica y la combustión. El carbón vegetal con una capacidad estimada máxima de 3.5E3 MW/Kg, el vapor de agua con una capacidad de 2,27 MW/Kg, la combustión que sobrepasa los 10E3MW y la energía eléctrica vista más como un fenómeno natural, que traerá grandes beneficios, tiene una relación directa con la potencia o watts (W), P=I.V, donde P es la potencia en watts I es la intensidad en amperios y V es el voltaje.

Después de todas las etapas o periodos de la historia anteriores a la realidad actual se caracterizan por producir energías inferiores al orden de los 100EMW, en el periodo moderno a través de fenómenos naturales como la radiación solar, el viento, las fuerzas del mar y los ríos, a través de la energía térmica de la tierra, de las energías moleculares y de las interacciones de Hidrogeno en forma de combustión y nuclear se pueden obtener magnitudes mucho mayores a las de los periodos precedentes, estimadas en el orden de 50 Mt (megatones), equivalentes a 4,184E18 W, una cifra abrumadoramente grande de energía. (Trenzado Diepa, 2014,p.55).

Se establece que la evolución de cualquier índole, es un proceso inevitable al que se someten todos los fenómenos temporales y la generación o transformación de energía es un ejemplo claro, teniendo como resultado de la evolución el mejorar la eficiencia energética; en el campo de producción y demanda energética, a lo largo de la historia la humanidad se ha visto en la necesidad de cambiar las matrices de la producción energética debido al incremento de la demanda que a su vez es proporcional a la población mundial, sin embargo, la matriz energética se ha congelado en las energías fósiles y no renovables, a pesar de haber descubierto nuevos métodos de generación mucho más eficientes. Si bien, existe un aire de cambio energético con las nuevas generaciones de ciudadanos mundiales comprometidos con la ciencia, el cambio radical de matriz energética aún no se ha tomado. Paso que es trascendente para crear las condiciones para una ascensión de un escalón más en la escalera interminable de la evolución o de la simple supervivencia.

Referencias

Calderón, F. (2006). Una teoría de la divulgación de la ciencia. Bogotá: Red Revista Colombia de Filosofía de la Ciencia.

Cunningham, R. E. (2002). La energía, sus ingenierías y circunstancias. Buenos Aires: Academia Nacional de Ingeniería.

Dominguez, G. (2005). Energías alternativas. Madrid: Equipo Sirius.

Jarauta, L. (2015). Las energías renovables. Barcelona: Editorial UOC.

OIT, E. d. (2012). Guia de unidades y abreviaturas. En OIT, Enciclopedia de la OIT (pág. 6). Washington: INSHT.

Rodriguez, A. (2009). Ensayos físicos y fisicoquímicos. Barcelona: Cano Pina.

Trenzado Diepa, J. L. (2014). Fisica. Las Palmas de Gran Canaria: Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Servicio de Publicaciones y Difusión Científica.

Zandanel, A. E. (2016). Introduccion a la física: la energía: transformaciones, transferencias y sus aprovechamiento. Buenos Aires: Editorial Maipue.