El Futuro de Energía

Escuchamos mucho sobre el calentamiento global, la tecnología, y la energía en las noticias, pero es duro obtener una imagen global de nuestra situación de energía. Entonces, decidí que sea tiempo para hacer unas investigaciones, y he recogido abajo un poco de información sobre el presente y futuro proyectado de la producción y uso de energía por la gente del mundo. Pero antes de presentar los hechos que les apoyan, quiero presentar mis conclusiones:

  • En los próximos decenios, si no cambiamos mucho nuestras costumbres del uso de energía, necesitaremos buscar un método para generar cantidades grandes de energía de fuentes aparte de combustibles fósiles, porque los combustibles fósiles no son un recurso infinito, y porque el uso de combustibles fósiles contribuya al calentamiento global.
  • Teniendo en cuenta la capacidad y el gasto de producir más energía, el mejor potencial para desarrollar fuentes nuevas significativas de energía está en el poder solar y de viento. Combustibles biológicos como etanol, a pesar de la campaña actual, tienen esencialmente cero potencial de contribuir en una manera positiva; otros mecanismos, como el poder nuclear y el poder hidroeléctricico, pueden contribuir algo, pero no es probable que vayan a hacer mucha diferencia.
  • Pienso que necesitamos pensar profundamente en cambiar drásticamente nuestras costumbres del uso de energía, especialmente porque la población del mundo crece, y porque el mundo desarrollando va a usar más energía cuando desarrolle más. El sector de transporte tiene mucho potencial de mejorar su eficiencia, como por reducir viajes, consolidar viajes (transporte colectivo para gente y mercancías), y hacer vehículos más eficientes. En el sector de industria, el mejor potencial es probablemente si personas consumiría y compraría menos, lo cual también resultaría en menos transporte comercial. Buscando eficiencia en edificios comerciales y casas tiene valor, pero porque estos sectores usan menos energía, no va a hacer una diferencia muy grande.
  • Aunque la tecnología puede ayudar, grandes reducciones en el uso de energía en los sectores de transporte y industria requirieren cambios del estilo de vida, y es difícil promoverlos. A nadie le gusta pensar sobre el control de población, pero es uno de los métodos mejores de limitar el crecimiento del uso de energía.
  • Política pública puede proveer incentivos para los cambios necesitados en la producción y el uso de energía. Una cosa que podríamos hacer es cambiar el foco de nuestras políticas de energía: añadir fondos para tecnología de energía solar y de viento, parar subsidios y investigaciones de biocombustibles, y renunciar proyectos hidroeléctricos y nucleares. Podríamos también cambiar nuestras estructuras de impuestos para añadir costos económicos a actividades que usan energía, producen gases de efecto invernadero, y crecer la población del mundo; o podríamos dar beneficios económicos en la estructura de impuestos a actividades de la conservación de energía. Y podemos reemplazar los subsidios para modos ineficientes de transporte (como carreteras) en los presupuestos de nuestros gobiernos con subsidios para modos más eficientes (como ferrocarriles).

Entonces aquí hay los hechos y razonamiento que apoyan las conclusiones arriba. Una nota breva sobre unidades: En este artículo, el uso y la producción de energía son dados en termas de tasa instantánea (poder), en vatios (W) -- la palabra "poder" no significa solamente electricidad en este articulo, sino el uso o producción de energía en cualquier forma. 1 kW (kilovatio) = 1,000 vatios. 1 MW (megavatio) = 1,000,000 vatios. 1 GW (gigavatio) = 1,000,000,000 vatios. 1 TW (teravatio) = 1,000,000,000,000 vatios.

Uso Mundial de Energía y Proyecciones

  • Según un articulo que leí recientemente en Science News ("Reaching For Rays", solo disponible por suscripción), y el articulo de Wikipedia "World Energy Resources and Consumption" (Energía Mundial: Recursos y Uso, no disponible todavía en español), el uso global de energía ocurre a la tasa (i.e. poder) de más o menos 13-15 TW.
  • Porque tenemos una población de algo más de 6 gigapersonas, la persona media usa más o menos 2.2 KW, directamente o indirectamente. Pero la distribución no es igual: los Estados Unidos usan unos 11 kW por persona, mientras en el mundo desarrollando, el uso es más o menos 0.5 kW por persona, según el articulo Wikipedia de energía citado arriba. China usa actualmente 2.2 kW por persona, pero imagino que una fracción significada de este cuento es usada por industria que hace mercancías para países mas ricos.
  • El articulo de Science News citado arriba hace una proyección que el uso de energía del mundo va a doblarse entre ahora y 2050, por el crecimiento de población y desarrollo. La población del mundo también debería doblarse en este tiempo.
  • Usamos energía para muchas cosas. El Departamento de Energía de los EEUU divide el uso de energía en cuatro sectores, y según su Informe de Energía 2007 (en inglés), en todo del mundo:
    • 37% de la energía que producimos es para usos industriales, los cuales incluyen agricultura, minería, fabricación, y construcción.
    • 20% es para usos de transporte personal y comercial.
    • 11% es para usos residenciales, los cuales incluyen calefacción de casas, luz, y electrodomésticos.
    • 5% es para usos comerciales, los cuales incluyen luz, calefacción y enfriamiento de edificios, y servicios públicos de agua y alcantarilla.
    • La otra 27% (¡caramba!) de la energía que produce el mundo está perdido en la producción, transmisión, y distribución de electricidad.

Fuentes Actuales de Energía y Potencial Para el Futuro

  • Según los artículos de Science News y Wikipedia citados arriba, los combustibles fósiles (carbón, petróleo, y gas natural) actualmente provean 86% de la energía que usamos, o 13 TW de poder. El mundo contiene cuentas finitas de estos combustibles: según el Instituto Mundial de Carbón, las reservas mundiales de carbón durarán 155 años si los usamos a la tasa actual, petróleo durará 41 años, y gas natural 65 años. El uso de combustibles fósiles también produce gases de efecto invernadero y contribuya al calentamiento global, entonces es probable que vayamos a reducir el uso en el futuro. De todos modos, si el uso de energía crece como las proyecciones, o aun si se queda a los niveles actuales, en los próximos decenios necesitaremos buscar otras fuentes para reemplazar la energía de los combustibles fósiles.
  • Actualmente producimos unos 900 GW de poder nuclear en 435 plantas, según el artículo de energía de Wikipedia citado arriba. Construir una planta nueva añada 1-2 GW de poder, entonces necesitaríamos construir unos 1000 plantas nuevas para contribuir a las necesidades del futuro... y buscar lugares para ubicarlos y poner los deshechos. El gasto de energía por construir, operar, y cerrar una planta nuclear es de 1% a 5% de la energía que la planta producirá, según estos dos sitios web (en inglés): sitio 1y sitio 2.
  • La biomasa (leña, etanol, biodiesel, etc.) actualmente provea unos 260 GW del poder del mundo, contando combustible para calefacción, pero no para cocinar, según el articulo Wikipedia de energía. El uso de combustible de biomasa produce gases de efecto invernadero -- y más que si se produciría la misma cantidad de energía de combustibles fósiles, porque los combustibles de biomasa contienen menos energía. El potencial de desarrollar más energía de biomasa es limitado, a pesar del interés actual en biodiesel y etanol. Por ejemplo, según este editorial por Tad Patzek, si convertiríamos todo de la producción de maíz de los EEUU por un año a etanol, solo haríamos 6% del uso de gasolina de los EEUU del año. Por supuesto, también cuesta mucha energía para producir el maíz y refinarlo a etanol (todo el análisis que he visto dice que cuesta más que la energía que produce, lo cual significa que no se puede ganar con esta proposición). Es posible que algunos combustibles de biomasa pudieran producir un poco más energía que su gasto, pero aun esto no es claro. Además, como se crece la población del mundo, necesitaremos usar más tierra para producir comida, no convertir la tierra a producir combustibles; convertir tierra salvaje no es buena idea tampoco. Entonces, el potencial para el futuro de combustibles de biomasa es pequeño, comparado a nuestras necesidades del futuro (vea este video, en inglés, para más detalles).
  • El artículo Wikipedia de energía citado arriba dice que actualmente tenemos unos 826 GW de hidropoder en producción. Según el artículo de Science News citado arriba, hay potencial de 500 GW más. Esta cantidad es insignificativo en comparición de las necesidades de la futura.
  • El articulo de Wikipedia dice que producimos 100 GW de poder geotermal, que incluye poder eléctrico, calefacción directo, y métodos más pasivos. No estoy seguro qué sea el potencial futuro de poder geotermal.
  • Actualmente producimos 93 GW de poder solar, según el artículo de Wikipedia; la mayoría es calefacción solar, y hay un poco de electricidad también. El potencial es mucho más grande: según el artículo de Science News citado arriba, el poder total del sol que golpe el mundo es 120,000 TW. Por seguro, no podemos usar todo de este energía. Una razón es que las pilas solares no son 100% eficiente en convertir la luz del sol a energía usable (por ejemplo, electricidad) -- el articulo de Science News dice que actualmente los mejores son solo 20% eficientes. También no podemos cubrir todo la tierra con pilas solares: 75% del mundo esta cubierto en agua, y 48% de la tierra es para agricultura o bosques (vea este sitio web de Nova, en inglés), lo cual probablemente no podemos reducir, como dije arriba. También pienso que necesitamos preservar parte o la mayoría de la tierra salvaje (más o menos 50% de la tierra). Entonces tal vez podríamos usar 2-3% de la tierra, similar al área que usamos actualmente para casas, industria, y caminos para pilas solares, y también podríamos cubrir los techos de los edefícios con pilas solares, para hacer 5% en total. Significaría una potencial de 300 TW de poder, lo cual es claramente significativo. Para producir 1 TW de poder (i.e. para hacer una diferencia en comparición de nuestras necesidades), necesitaríamos 3700 km cuadrados de pilas solares. Según este articulo, las pilas actuales cuestan 20% de la energía que pueden producir en sus 20 a 40 años de uso.
  • Actualmente producimos 58 GW del viento, según el artículo de Wikipedia. El potencial mundial de energía de viento es unos 72 TW, según este análisis. Un turbino típico produce 1.5 MW de poder, entonces necesitaríamos 1 millón de turbinos antes que la producción seria significativa en comparación a nuestras necesidades. El costo en energía para construir y operar turbinas de viento es más o menos 5% de la energía que produce, según este articulo.
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