La civilización está amenazada. Parece claro que los métodos tradicionales de generación de electricidad son insostenibles y debemos encontrar nuevas formas de generar electricidad que no produzcan tanto carbono (o desempolven los antiguos, como el gas natural y la energía nuclear).
La necesidad de fuentes de energía alternativas no es nueva. Hemos visto paneles solares masivos desvelados en vastos desiertos, enormes parques eólicos en tierra y mar adentro, rayos de ondas que convierten la energía de nuestros océanos y soluciones de biomasa que llegan y desaparecen.
Sin embargo, estas formas de energía alternativa no son el único juego en la ciudad. Aquí hay 10 nuevas formas de generar electricidad.
1. Cosecha del calor corporal
Varias ciudades importantes han establecido proyectos que recogen el calor atrapado en sus vastos sistemas de metro. Los millones de viajeros, más las locomotoras y los frenos de los trenes, que operan en el entorno del metro sellado generan una gran cantidad de calor.
Los operadores de metro también conocen desde hace mucho tiempo el problema del calor, y tienen que gastar cantidades considerables de dinero para disipar el calor a través de medios convencionales. Sin embargo, los operadores de metro ahora están aprovechando mejor ese exceso de calor: alimentando y calentando casas y negocios locales. En Londres, cientos de hogares alrededor de Highbury & Islington son parte de un plan para aprovechar el calor del metro de Londres, mientras que existen planes similares en toda Europa.
2. Alcohol confiscado
Cuando la vida te dé limones, quema los limones y úsalos para impulsar los trenes.
El servicio nacional de aduanas de Suecia confisca cientos de miles de alcohol de contrabando ilegal cada año. En lugar de tirarlo todo por el desagüe, que es un desperdicio, ¿por qué no convertirlo en algo útil?
Trabajando con Svensk Biogas AB, la agencia de aduanas sueca tiene como objetivo continuar convirtiendo este recurso gratuito en energía mientras los contrabandistas sigan intentando cruzar la frontera. En 2013, las flotas de autobuses en más de una docena de ciudades suecas funcionaban con biogás, aunque no todas con el alcohol de contrabando.
3. Pañales para adultos usados
La población de Japón está envejeciendo rápidamente. Si bien el envejecimiento de la población japonesa puede ser una preocupación económica más amplia, el innovador sistema de reciclaje SFD de Super Faiths Inc., con sede en Tottori, ve la carga como una solución de energía y, sin duda, es una forma alternativa interesante de generar electricidad.
El Sistema de Reciclaje SFD toma los pañales usados, luego los esteriliza, pulveriza y seca en su máquina patentada, devolviendo los pellets de biomasa listos para quemar en el horno correspondiente, devolviendo alrededor de 5.000 kcal por kg reciclado.
No es un mal retorno para un artículo de relleno sanitario completamente inútil. Capaz de "dar servicio" alrededor de 700 libras de pañales usados por día, el sistema bien podría abrirse camino en hogares de ancianos y grandes hospitales.
4. En la pista de baile
La energía cinética generada por nuestras tareas diarias está bajo el foco de atención a medida que las estaciones subterráneas, los clubes nocturnos y los gimnasios comienzan a utilizar tecnologías de recolección piezoeléctricas. La piezoelectricidad se genera en ciertos cristales en respuesta a la fuerza de compresión. Si tiene una superficie que se mueve por cualquier motivo, puede colocarle cristales piezoeléctricos y extraer pequeñas cantidades de energía.
La energía eléctrica acumulada se puede utilizar para alimentar servicios dentro del mismo edificio o área o enrutar a una nueva ubicación. La piezoelectricidad no es un fenómeno completamente nuevo, con DARPA evaluando generadores piezoeléctricos en las botas de los soldados.
Sin embargo, utilizamos la piezoelectricidad con más frecuencia de lo que podría pensar: los encendedores de cigarrillos eléctricos tienen un cristal piezoeléctrico con suficiente voltaje para encender el gas, lo que resulta en una llama.
En la naturaleza, hemos visto cómo la estación de metro de Tokio alimenta los torniquetes de sus boletos y el primer club nocturno sostenible del mundo en Rotterdam, Países Bajos. La generación de energía piezoeléctrica también se está moviendo hacia el sector ferroviario.
En colaboración con la Universidad Technion y la compañía de energía renovable Innowatech, Israel Railways instaló 32 dispositivos de captura de energía piezoeléctrica a lo largo de una sección razonablemente transitada del ferrocarril, recolectando unos 120 kWh, suficiente para alimentar las luces de señalización y los mecanismos de vía.
5. Reactores de torio
Los reactores nucleares en miniatura alimentados por solo una tonelada de torio radiactivo podrían formar parte de una nueva generación de esquemas de generación de energía local. Dicho esto, los reactores de torio requerirían neutrones de alta energía para activar su actividad fisionable, lo que ha llevado a los científicos británicos a comenzar a trabajar en aceleradores de partículas en miniatura.
Un prototipo, el Modelo Electrónico de Muchas Aplicaciones , o EMMA, opera a alrededor de 20 millones de electronvoltios, o 20 MeV, lo cual es un buen comienzo. Dicho esto, sigue habiendo un cierto grado de escepticismo en torno al uso del torio y los aspectos prácticos de la construcción y el mantenimiento de un mayor número de reactores nucleares locales.
6. Energía solar en el espacio
¿Qué podría ser más emocionante o futurista que una enorme matriz solar, flotando sobre una plataforma sobre el planeta, emitiendo electricidad inalámbrica hacia la superficie de la Tierra? Hay muchas ventajas en esta opción: no es necesario ocupar un terreno valioso en la Tierra y no hay fluctuaciones energéticas causadas por el clima.
Dicho esto, queda un largo camino por recorrer con esta forma de generación de electricidad alternativa. La transmisión inalámbrica de electricidad, el blindaje contra la radiación a largo plazo, la protección contra meteoritos y el alto costo de poner el equipo en órbita son solo algunos de los obstáculos.
Pero John C. Mankins, presidente de la Space Power Association y Artemis Innovation, cree que así como la energía nuclear ha recibido décadas de investigación y miles de millones de dólares en fondos de investigación, ¿por qué no debería haber un esfuerzo financiero serio para aprovechar la energía solar de ¿espacio?
En la práctica, un proyecto de energía solar espacial podría funcionar de esta manera:
- Una gran matriz geoestacionaria recogería y enfocaría la luz del sol.
- Las células fotovoltaicas convertirían esa luz en electricidad.
- Esa electricidad se usaría para alimentar un láser de microondas, dirigido hacia una estación terrestre en la Tierra.
- La red de antenas recibiría energía de microondas y la convertiría de nuevo en electricidad.
7. Viento solar
Ya que estamos en el tema del espacio, hablemos del viento solar.
El viento solar consta de una enorme cantidad de partículas cargadas emitidas por el sol a velocidades extremadamente altas. En principio, estas partículas pueden generar electricidad utilizando una enorme vela solar y un cable cargado, que genera energía a partir del viento solar que pasa por ella.
Según un análisis preliminar de la Universidad de Washington, la cantidad de energía que puede generar es esencialmente ilimitada, limitada solo por el tamaño de la vela solar que despliega.
- Trescientos metros de alambre de cobre, conectados a un receptor de dos metros de ancho y una vela de 10 metros, podrían generar suficiente electricidad para 1.000 hogares.
- Un satélite con un cable de 1.000 metros y una vela de 8.400 km de ancho podría generar mil millones de billones de gigavatios de potencia.
¿Suena bien? Lo sería, si pudiéramos producir y lanzar una vela solar de este tipo a una órbita adecuada.
Vale la pena señalar que eso no es tan descabellado como podría pensar. La Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón lanzó con éxito IKAROS (Kite-craft Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation of the Sun) en 2010, convirtiéndose en la primera nave espacial en utilizar la navegación solar como su principal forma de propulsión. Su exploración continua está proporcionando datos inmensamente valiosos a los científicos investigadores en varias áreas clave.
Dicho esto, IKAROS es mucho más pequeño que las velas consideradas, así que no contenga la respiración para que el viento solar se convierta en una opción práctica en el futuro inmediato.
En 2019, The Planetary Society implementó LightSail 2 como carga útil secundaria en uno de los cohetes Falcon Heavy de SpaceX. El LightSail 2 desplegó con éxito su vela, aunque su éxito general es limitado. En palabras de The Planetary Society, "Aproximadamente un tercio del tiempo, nosotros [LightSail 2] hemos estado en modo 'detumble', reduciendo la velocidad de la rueda de impulso y permitiendo que nuestras barras de torsión eliminen el impulso angular del sistema".
8. Medusas
Nuestros océanos se están volviendo más ácidos. Como tal, las poblaciones de medusas están aumentando. La mayoría de ellos no son para consumo humano, pero pueden resultar más útiles para otro problema global. Investigadores suecos han estado licuando constantemente grandes cantidades de Aequorea victoria , una medusa brillante común en las costas de América del Norte.
La proteína verde fluorescente (GFP) contenida en la medusa se puede usar para crear celdas de combustible en miniatura que podrían usarse para alimentar una generación de nano-dispositivos médicos. La GFP, aplicada a electrodos de aluminio y expuesta a luz ultravioleta, genera una medición de potencia en "decenas de nanoamperios".
No es insignificante. El desarrollo de combustibles biológicos podría permitir una mayor investigación en tecnologías bio-nano que no requieren combustible externo o corriente eléctrica para seguir funcionando. Si la tecnología pudiera ampliarse, podría ser extremadamente útil a largo plazo, especialmente si nuestro problema de acidez oceánica continúa.
9. Cosecha y reciclaje de ondas de radio
Un equipo de investigación que se centra en el reciclaje de ondas de radio espera implementar su tecnología en varios sitios. La idea de recolectar y reciclar ondas de radio y otras ondas electromagnéticas no es del todo nueva, pero la escala de recolección está aumentando.
El equipo de investigación, dirigido por Manos Tentzeris, ha desarrollado la tecnología para reciclar y recolectar energía de múltiples fuentes, incluyendo Wi-Fi, canales de televisión, dispositivos electrónicos portátiles y mucho más. El proceso de recopilación utiliza antenas de banda ultraancha que pueden recibir una gran variedad de señales en diferentes rangos de frecuencia.
Las señales de radio y otras frecuencias electromagnéticas se transmiten constantemente a nuestro alrededor. Convertir algunas de esas frecuencias nuevamente en energía sería un cambio de juego y un método altamente innovador de generación de electricidad.
10. De la nada
El santo grial de la producción de energía y electricidad es crearlo a partir del aire, creando una fuente de energía infinita e inagotable. Un equipo de investigación de la Universidad de Massachusetts Amherst cree que han creado un dispositivo que utiliza una proteína natural para generar electricidad a partir de la humedad presente en el aire.
"Air-gen" utiliza diminutos nanocables a base de proteínas conductores de electricidad. El equipo de investigación conecta los nanocables a un generador, que genera electricidad a partir de la humedad del aire.
En el momento de escribir este artículo, el proyecto sigue siendo de pequeña escala. Pero el objetivo final es escalar hasta la producción total de electricidad.
Las fuentes de energía renovables salvarán el planeta
Algunas de las fuentes de energía que hemos analizado aquí son extrañas, pero muchas pueden tener aplicaciones prácticas en el futuro. Otros ya están a nuestro alrededor, brindándonos energías alternativas en nuestro día a día.
Esta investigación energética es fundamental si queremos evitar que el planeta nos acabe por completo. El planeta sobrevivirá, nosotros no lo haremos.
