La obtención de energía y el agua siempre han caminado de la mano desde el nacimiento de las primeras civilizaciones hasta dar en la actualidad con la mayor fuente de energía renovable: la hidroeléctrica. Sin embargo, los desafíos futuros requieren que el agua fluya hacia otro tipo de fuentes que, hoy en día, empiezan a ser una realidad
El agua y la energía son dos elementos fundamentales en las vidas de las personas al servir como el pilar base donde se sustenta tanto su desarrollo social como económico. Asimismo, se presentan como dos piezas distintas de un mismo rompecabezas que nunca podría completarse sin la interacción nacida en el seno de una aparente independencia.
Como señala la Organización de las Naciones Unidas (ONU), el agua es un engranaje insustituible en la producción, transporte y uso de casi todas las formas de energía. Mientras que, al mismo tiempo, se requiere energía para la extracción, tratamiento y uso del agua. “Ambos presentan características con consecuencias directas sobre el otro”, argumenta la organización.
Sin embargo, se podría decir que esta especie de simbiosis no logró consolidarse hasta la llegada del siglo XVIII con la creación de las primeras bombas y turbinas a reacción que permitieron más tarde dar vida a la energía hidroeléctrica.
Hasta ese momento, la fuerza del agua era utilizada simplemente como fuente de energía para mover con su fuerza las norias con las que se molían el trigo y otros materiales. Artefactos que datan desde hace más de 4.000 años y que, con el paso de tiempo, fueron utilizando principios similares para dar origen a otros, como la bomba de pistones o el tornillo de Arquímedes, diseñados para elevar el agua hacia posiciones deseadas.
La entrada de la energía hidroeléctrica supuso un cambio interesante al sustituir las maquinas volumétricas de la antigüedad por esos nuevos artefactos industriales que jugaban con el cambio de presiones para crear electricidad. En 1880 ya estuvo todo preparado para dar salida a esta tecnología con la construcción de la primera central hidroeléctrica en Northumberland, Reino Unido.
“Un año después a la construcción de esta central se comenzó a utilizar a energía procedente de las cataratas del Niágara para alimentar el alumbrado público, y a finales de la década ya existían más de 200 centrales tan solo en Estados Unidos y Canadá”, comenta el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX).
En la actualidad, la energía hidroeléctrica es la mayor fuente de energía renovable del mundo que, según el informe del 2020 de la Asociación Internacional de Hidroelectricidad, alcanzó un pico de generación de 4.306 teravatios hora (TWh) en 2019, “la mayor contribución individual de una fuente de energía renovable en la historia”.
“El aumento anual del 2,5% (106 TWh) en la generación hidroeléctrica, equivalente al consumo total de electricidad de Pakistán, ayudó a evitar que se emitieran entre 80 y 100 millones de toneladas métricas adicionales de gases de efecto invernadero el año pasado”, indica el informe.
Energía, agua y ODS
A pesar de que la producción mundial de energía no ha parado de crecer durante los últimos años, la ONU advierte de que aún existen más de mil millones de personas que no tienen acceso a ella, con más del 95% de ellos ubicados en el África subsahariana y en los países asiáticos en desarrollo.
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“Las grandes crisis globales, como la alimentaria o energética, están vinculadas en el nexo de agua y energía. El saneamiento es el mejor ejemplo ya que las mismas personas que disfrutan de este derecho son las mismas que no poseen energía eléctrica para hacer funcionar esas instalaciones”, destaca la ONU.
Para el organismo internacional, y en vista de los objetivos marcados en la Agenda 2030, la energía producida mediante el agua sería, en este sentido, la mejor de las soluciones con las que resolver y alcanzar muchas de las metas de los Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS).
Sin embargo, aquí entramos en un enorme desafío. En primer lugar, la ONU estima que la población mundial supere las nueve mil millones de personas, aumentando de este modo las demandas de ciertos recursos, como lo pueden ser el agua, los alimentos o la energía.
“En una hipotética ausencia de gestión sostenible de los recursos, se espera que el impacto de un consumismo derrochador agrave aún más si cabe el problema de la demanda que, inevitablemente, puede tener consecuencias en la calidad de los servicios ofrecidos”, señala la ONU.
La energía hidroeléctrica es para la ONU una de las mejores soluciones a nuestra disposición ya que, además de tener la capacidad de satisfacer gran parte de la demanda eléctrica del futuro, es una fuente que nos ayudará a mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero. De hecho, para el CEDEX, la energía hidráulica será la clave en el desarrollo de los países en desarrollo y, en Europa, seguirá imperando hasta aproximadamente el 2030, cuando la energía eólica tal vez llegue a sus mismos niveles de producción.
Justo en este supuesto es donde entra el segundo desafío que debe enfrentar la energía hidráulica ya que, a diferencia del viento, el cambio climático amenaza seriamente el futuro del agua.
De acuerdo con el informe mundial de las Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos hídricos 2020, los cambios en el sistema climático mundial alentados por el cambio climático están produciendo un desajuste en las precipitaciones y temperaturas que, en consecuencia, están impactando en el presupuesto de agua terrestre.
Esto quiere decir que el agua de la superficie se está evaporando más deprisa y que, a su vez, esa agua no puede reemplazarse por una nueva por la menor incidencia de lluvias. Por lo tanto, la disponibilidad del agua será más limitada, afectando de lleno a la generación de energía hidroeléctrica que precisa abundantes cantidades de este recurso para producir energía.
Por suerte, el agua y los conocimientos han fluido por el cauce del desarrollo todos estos años y, aunque aún en fase experimental, la humanidad promete seguir haciendo uso de este vital recurso para obtener energía a través de otros métodos igual o más sostenibles.
Un ejemplo es la energía mareomotriz, que aprovecha el movimiento de las mareas para hacer girar turbinas con las que crear energía, o la energía de los rayos, capaces de abastecer con energía una vivienda durante una semana.
La llamada energía azul (osmosis) se obtiene a través de la energía generada al encontrarse una masa de agua dulce con una de agua salada, como ocurre en los estuarios de los ríos. La ósmosis es un proceso natural mediante el cual las moléculas migran de una solución concentrada a una más diluida, generando energía al equilibrarse las concentraciones. Una membrana y un catalizador colocados en el agua pueden aprovechar la electricidad liberada por las partículas que se mueven de un lado a otro.
La electrólisis es otra de ellas. Aquí se trata de dividir las moléculas del agua en sus compuestos más básicos de oxígeno e hidrógeno para almacenar este último como combustible para satisfacer la demanda futura que le rodea.
La mayor parte de la división del agua en la actualidad se lleva a cabo utilizando un equipo electrolizador iónico muy costoso que requiere catalizadores de metales preciosos como platino e iridio, así como placas de metal resistentes a la corrosión hechas de titanio, ya que el proceso se realiza en condiciones muy ácidas. De abaratarse, se podrían lograr enormes cantidades de hidrógeno a muy bajo coste.
Aunque eso ya lo veremos en los próximos años. Tras la pandemia del coronavirus, la reconstrucción verde se ha vuelto un imperativo y, en este juego, el agua y todos los beneficios que podemos extraer de ella son nuestros mejores aliados, por lo que estas tecnologías que ahora parecen ciencia ficción es posible que se conviertan en toda una realidad mañana.
