Locos por la Geología

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Estos tiempos, que son tan diferentes de todo lo antes experimentado, han puesto sobre la mesa muchas especulaciones, algunas de las cuales no tienen ningún fundamento, y están claramente teñidas de cierta paranoia.

Ejemplos son las teorías conspirativas de los más diversos colores, o los ruidos en las nubes- por el simple choque de diversos frentes térmicos- que fueron interpretados poco menos que como el galope de los jinetes del Apocalipsis. O inclusive, hubo quienes se aventuraron a pronosticar posibles extinciones, tema del que ya les hablé  hace un par de semanas.

Por eso, me parece un buen momento para descalabrar otra de las interpretaciones ominosas sobre las múltiples erupciones volcánicas acontecidas en esta semana, en diversos lugares del mundo. Hablemos de ello.

¿Cuáles fueron las actividades volcánicas reportadas en estos últimos días?

Debido a que se cuentan por decenas, sólo voy a mencionar los casos de volcanes más notables, a saber: Shibelush bien al Norte de Asia, Sakurayima en Japón; Merapi, Semeru, y el «Hijo del Krakatoa» en Oceanía, todos los cuales están ubicados geográficamente en el borde occidental de lo que se conoce como Cinturón de Fuego del Pacífico. Por el borde oriental del mismo Cinturón, han tenido o están teniendo episodios de actividad, volcanes americanos como el Popocatépetl en México, el Volcán de Fuego y el Reventador, entre otros.

Fuera de ese Cinturón también están en plena actividad el Etna y el Strómboli en Italia, y el Nyragongo y el Erta Ale, ambos en África.

Figura 1

Para más detalle, les sugiero ver el mapa de la Figura 1, donde los volcanes activos a la fecha (12 de abril 2020) están en rojo.

¿Qué es el Cinturón de Fuego del Pacífico?

El Cinturón de Fuego del Pacífico se denomina así porque es la zona más rica en volcanes en el Globo, y se encuentra rodeando casi completamente al Océano Pacífico, que a su vez ocupa de manera casi total, una de las más grandes placas que constituyen el rompecabezas de la Tectónica Global: precisamente la llamada Placa Pacífica o del Pacífico.

¿Están genéticamente relacionadas estas erupciones?

El borde de la Placa Pacífica se pone en contacto con otras como la de Nazca, de la India, o la Antártica, generando a veces subducción, y otras veces movimientos transformacionales, todos los cuales implican generación o liberación de magmas profundos, por lo cual no es en absoluto extraño que se trate de un anillo muy activo sísmica y volcánicamente.

Las grandes distancias impiden que la simultaneidad en las erupciones de los volcanes mencionados ocurra siempre. No obstante, los procesos involucrados tienen una estrecha relación, si bien se ven modificados por circunstancias locales.

En otro post les expliqué que las efusiones pueden ser areales lineales o centrales. Pues bien, en muchos casos, los volcanes muy próximos no son sino manifestaciones centrales del ascenso de efusiones lineales de gran extensión. Por eso, que erupcionen juntos no es ningún signo apocalíptico, sino simplemente el resultado de sus orígenes comunes o similares. Muy probablemente alguna activación en el borde de placa, habilita caminos ascendentes para esas efusiones lineales que en determinadas circunstancias dan nacimiento a los volcanes que conocemos, y que muchas veces se activarán juntos.

¿Y los volcanes que entraron en actividad y no forman parte del Cinturón de Fuego del Pacífico?

Los más importantes de los volcanes hoy activos son el Etna y el Strómboli que se están manteniendo en actividad desde hace varios años, con pulsos recurrentes y que de ninguna manera pueden por lo tanto relacionarse con la paranoia actual.

Y los demás, como los de África, no son sino parte de la estadística, porque, y ahora va el dato sorprendente que les vengo reservando: (redoble de tambores y sonido de trompetas) cada día, en algún lugar del mundo hay entre 10 y 20 volcanes activos al mismo tiempo. Sucede que suelen ser de lugares remotos, que no alcanzan los titulares de los diarios porque no afectan poblaciones ni rutas aéreas; o bien tienen actividad tan débil que apenas se registran instrumentalmente. Pero ni siquiera hay un incremento en el número o frecuencia de las erupciones, que tenga comprobación alguna en los datos disponibles.

¿Qué podemos agregar?

Pues, que sería ya hora de dejar de atribuir connotaciones relacionadas con la pandemia, a eventos naturales que siguen su curso normal, con o sin ella.

Dejarse guiar por las emociones. especialmente el miedo, nos impide acceder a interpretaciones verdaderamente científicas para los sucesos geológicos que están permanentemente en curso, aunque juguemos a ignorarlos la mayor parte de las veces.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La figura 1 es de este sitio.

Como introducción para el post de hoy, les recomiendo ir a mirar una muy breve entrevista televisiva que me hicieron vía Skype desde Caracas, Venezuela, porque allí explico por qué estos fenómenos- de los que el que hoy comento es sólo un ejemplo entre otros muchos- no tienen ninguna relación con el vulcanismo, y menciono también los otros nueve casos más famosos en el mundo.

En esa misma entrevista, aclaré que tres de esos fenómenos no reconocen un origen totalmente natural, ya que fueron disparados por alguna actividad o error humano. Darvaza es uno de esos tres casos, y en un primer momento pensé en no referirme a él, justamente por esa razón; pero luego consideré dos cosas: a) fue un equipo de geólogos el responsable del inicio de este fuego, y b) sin el contexto geológico regional, otra habría sido la historia del pozo. Ambas razones me parecieron causa suficiente para empezar a referirme a estos infiernos en la Tierra, precisamente con el presente caso.

¿Dónde está el pozo de Darvaza?

El pozo de Darvaza, que en el idioma local turcomano se denomina Jähennem derwezesi, y en ruso Җәхеннем дервезеси, se encuentra ubicado dentro del territorio de Turkmenistán (ex Unión Soviética), más específicamente en el desierto de Karakum, cerca de la pequeña aldea de Darvaza o Derweze, de la cual toma el nombre.

El desierto de Karakum, (en turcomano, Garagum y en ruso, Каракумы) aparece también mencionado en la cartografía como Kara-Kum o Gara Gum, términos que significan «arena negra» y aluden a su característica más conspicua. Está ubicado en Asia Central, ocupando aproximadamente el 70% de la superficie de Turkmenistán, con una extensión estimada que alcanza unos 285.000 km², razón por la cual ocupa el 10º lugar entre los desiertos más grandes del mundo, y se constituye en el mayor de Asia Central.

La zona desértica se extiende desde la meseta Ustyurt al norte, hasta el río Amu Daria al este, los montes Kopet-Dag al sur y casi hasta el mar Caspio al oeste, comprendiendo mayormente grandes extensiones de materiales pelíticos (es decir de grano muy fino) que forman dunas onduladas.

¿Qué características tiene?

El Pozo de Darbaza se conoce comúnmente (y se vende turísticamente) como «Puertas del Infierno», desde el incidente que inició su permanente combustión. Como una ironía del destino, la aldea más cercana, con poco más de 500 habitantes permanentes, es Darvaza, cuyo nombre puede casualmente traducirse como entrada, puerta o portal.

El pozo tiene un diámetro máximo de 69 metros, y una profundidad aproximada de 30 metros. En mayo de 2015, el explorador canadiense George Kouronis, debidamente protegido por un traje térmico y antiflama, descendió por el cráter el tiempo suficiente para tomar la temperatura del interior, que alcanza los 400°C. Para sorpresa de todos, Kouronis pudo también extraer muestras de material profundo, en las que luego se hallaron algunos organismos vivientes.

¿Cuándo y cómo se inició el fuego?

Como ya les he adelantado más arriba, el comienzo del fuego se debió a malas decisiones de un equipo de geólogos soviéticos que estaban prospectando petróleo. En 1971, y ante los indicios de la existencia de un reservorio de combustible que consideraron apto para ser explotado, los petroleros instalaron el equipo de perforaciones, pero el peso de las máquinas fue mucho mayor que el que podía soportar el terreno, pues subterráneamente consistía en un bolsón de gas natural de gran tamaño.

Se produjo entonces un colapso que generó el pozo que conocemos hoy, y que dio, además salida al gas de manera masiva. Esto preocupó a los prospectores que temieron que pudieran producirse explosiones por un lado; y graves daños a la vida silvestre local, por el otro. Decidieron entonces encender el gas en el proceso que se suele conocer como venteo, esperando que se agotara en unas pocas semanas, como previsión extrema. No obstante, su cálculo del volumen de gas a quemar estaba tan equivocado que desde ese momento, hace casi medio siglo, nunca ha dejado de arder.

¿Cuál es el contexto geológico que causa este infierno de Darvaza?

El campo petrolífero que se relaciona con el bolsón de gas natual que sigue ardiendo en Darvaza forma parte de la cuenca de Amu-Darya, un reservorio altamente productivo compartido por Turkmenistán y Uzbekistán, con ramificaciones en Irán y hacia el sudeste también en Afganistán.

La cuenca subyace zonas desérticas y semidesérticas al norte de las altas sierras de Kopet-Dag, y las Montañas de  Bande-Turkestán. Hacia el noroeste la cuenca se interna en el Karakum, que es la zona que nos ocupa, cruzando subterráneamente los altos estructurales que limitan ese desierto. El límite norte de la cuenca es el resalto de Kyzylkum. Por el este, la cuenca de Amu-Darya se separa de otra cuenca, la de Afghan-Tajik, a través de las estribaciones sudorientales de la Sierra de Gissar. Hasta la Orogenia Alpina, las dos cuencas constituían una unidad.

El basamento de la cuenca de Amu-Darya está compuesto por rocas del Paleozoico deformadas y mayormente metamorfizadas. Sobre estas rocas se apoyan materiales del Pérmico superior al Triásico, fuertemente compactadas y diagenizadas. Por encima hay rocas mayormente continentales y portadoras de carbón, correspondientes al Jurásico inferior a medio, y más arriba se apoyan sedimentos también Jurásicos pero más jóvenes, compuestos principalmente por carbonatos y evaporitas. La secuencia entre el Cretácico y el Terciario inferior o Paleoceno está mayormente compuesta por rocas marinas clásticas con intervalos carbonáticos. Ya en el Terciario medio y superior, se produjeron depósitos continentales clásticos. Con el advenimiento de la orogenia Alpina, se rejuvenecieron fallamientos antiguos que dieron origen a las trampas estructurales que constituyen el principal reservorio de petróleo y gas de la región; aunque hay también trampas estratigráficas y combinaciones de ambos tipos.

Todo el sistema petrolífero se estima portador de unos 2 trillones de metros cúbicos de gas, concentrados en la zona centro- este de la cuenca, donde hay ventanas someras de gas, como la que hoy arde en las Puertas del Infierno.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: El video que ilustra el post es del canal de Youtube de Fernado Ayuso.

A lo largo del tiempo, he venido subiendo numerosos posts relacionados con la dinámica fluvial, que les convendría ir a revisar. En ellos ya he explicado los conceptos de: flujos laminar y turbulento, partes de los ríos, cuencas hidrográficas, diseños de drenaje, mecanismos de carga, transporte, desgaste y depositación.

Hablamos también ya de los factores que inciden en la velocidad de una corriente, tema que importa conocer para predecir y prevenir crecientes, inundaciones, etcétera, y que por supuesto son de gran interés a la hora de realizar Evaluaciones de Impacto Ambiental.

Comencemos por reconocer que todo cuanto mencionamos está inmerso en un sistema, por lo que les conviene repasar ese concepto también, por lo cual les dejo el link correspondiente.

¿Qué se entiende por nivel de base en un sistema fluvial?

Se trata de un concepto acuñado en 1875 por John Wesley Powell, el primer geólogo que exploró el Gran Cañón, tema que amerita un post para más adelante, dicho sea de paso.

Se conoce como nivel de base, a aquel plano horizontal teórico que impone el límite final a la acción erosiva de una corriente fluvial y por ende a todos sus afluentes.

Es entonces, el nivel por debajo del cual cesa la acción fluvial, y que de manera generalizada no es otro que el nivel del mar.

Sin embargo, existen tambié niveles de base locales, que se producen allí donde se pierde la pendiente, que ya dijimos en otro post. es el requisito para que una corriente pueda fluir. Los niveles de base locales pueden ser naturales o artificiales. Del primer tipo son principalmente los lagos, pantanos y bañados; y del segundo, son los diques y represas, todos los cuales determinan la cota más baja que alcanza el río en la zona en cuestión.

Un caso particular de nivel de base local, que en la larga evolución del paisaje es de corta duración, puede estar constituido por un estrato resistente que embalsa la corriente mientras ella no pueda erosionarla.

¿Se trata de un elemento estable o permanente?

Todo nivel de base ya se trate del global, que es el mar, o de los locales, es tan dinámico como lo es todo el sistema terrestre. Los niveles de base locales varían a lo largo de la evolución del paisaje, o también por eventos tectónicos que se producen a veces muy rápidamente.

Además de los mencionados, es obvio que eventos que modifican la extensión de los espejos de agua, llevan el nivel de base a lugares diferentes. En otras palabras, si crece un lago – usemos este ejemplo para visualizarlo mejor- el río que desagua en él, alcanzará sus riberas antes, y allí será su nuevo nivel de base, a veces muchos metros por arriba de su anterior posición.

Cuando del mar se trata, los cambios en su nivel se conocen como ingresiones o transgresiones cuando avanzan hacia adentro de la costa; y regresiones cuando implican una retirada de las aguas. Son cambios habituales a lo largo de la historia geológica y geomorfológica, y se conocen como movimientos eustáticos.

¿A qué procesos se deben los cambios eustáticos?

¿Qué se entiende por perfil de equilibrio de un curso fluvial?

El perfil de equilibrio, no es otra cosa que un modelo teórico en el que el río alcanza un estado de equilibrio entre la erosión y la depositación que le permite la configuración del terreno en el que se encuentra. Según ese modelo matemático ideal, el balance entre la pendiente y el caudal disponible, determinarían que no exista ni erosión ni depositación. Teóricamente, los ríos se irían aproximando a su perfil de equilibrio a lo largo del tiempo,

¿Cómo evoluciona el perfil de equilibrio?

Hemos dicho ya que el comportamiento del sistema es muy dinámico, de modo que el más mínimo de sus cambios, cambiará la actividad y configuración del río. Es por esta razón que el perfil de equilibrio sólo existe en la teoría, pero nunca se alcanza en la realidad.

Cualquier cambio, ya sea en el nivel de base, o en las condiciones del río, así sea algo tan habitual como un aumento o disminución del caudal por precipitaciones, evaporación, infiltración, extracción, o la combinación de todos esos fenómenos, provocará el reajuste correspondiente en el balance entre erosión y sedimentación del río.

Si en un punto dado aumenta la erosión, en algún momento la carga resultará excesiva y será depositada en otro lugar. El requisito de que no se produzca ni erosión ni sedimentación deja de cumplirse, y el perfil de equilibrio no se alcanza nunca.

En posts próximos usaremos estos conceptos, sobre todo el de nivel de base y sus cambios, para explicar la evolución de los paisajes en los sistemas fluviales. Por eso les pido que le presten la debida atención.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La foto que ilustra el post es de Tigre en Buenos Aires, Argentina.

Como este post es continuación de los de las dos semanas anteriores, en caso de que no lo hayan hecho ya, les recomiendo ir a leer las dos partes iniciales, antes de internarse en ésta de hoy.

En la primera parte respondí las siguientes preguntas:

¿Qué se entiende por energías alternativas?

¿Qué tipos de energía alternativa existen?

¿En qué consiste la energía de biomasa?

¿En qué consiste el biogás?

En la segunda parte, me referí a:

¿En qué consiste la energía solar?

¿En qué consiste la energía geotérmica?

Y aquí retomamos con las preguntas que nos quedaban.

¿En qué consiste la energía hidráulica?

Es la energía alternativa por excelencia y la que desde hace más tiempo se viene empleando en el mundo para generar electricidad de consumo masivo. Se la considera una energía limpia, aun cuando no pueden (o no deberían) emplazarse las usinas hidroeléctricas sin una EIA (Evaluación de Impacto ambiental) previa, porque requieren una intervención que afecta notablemente el medio y su equilibrio natural.

La principal limitación, si se hace abstracción de los resultados de la EIA, es su emplazamiento, que depende obviamente de la magnitud y características de la cuenca hidrológica que se pretende aprovechar.

Como ya lo he mencionado, el uso de la energía hidráulica reconoce antecedentes muy remotos. Efectivamente los molinos de agua se usaban ya en la antigua Grecia para triturar cereales y hacer harinas. En esos casos lo que se usaba era la energía mecánica del agua, pero llegados a fines del siglo XIX, el agua en movimiento se usó por fin para generar electricidad.

La primera central hidroeléctrica se construyó en Niagara Falls en 1879, y ya en 1881 comenzó a proveer la energía para iluminar la ciudad.

Básicamente la energía hidroeléctrica se produce aprovechando la presión que el paso del agua ejerce contra las palas de turbinas, que al moverse hacen girar un generador productor de la electricidad. Cuando ademá¡s se aprovechan desniveles importantes, la energía potencial aumenta y la producción de electricidad se optimiza.

Lo que constituye todo el sitema puede en teoría reducirse a tres partes: el depósito en que se almacena el agua, la presa que puede abrirse y cerrarse para controlar el flujo del agua, y la central en la que se produce la electricidad. A la salida del sistema la electricidad puede conducirse por grandes distancias mediante cables, hasta las áreas de consumo.

Comparativamente, la energía hidroeléctrica es barata con relación a la eficiencia, puesto que una vez que la presa se ha construido, sólo hay costos de mantenimiento, ya que la fuente de energía (el agua) es gratuita, limpia y renovable, cualidad esta última que no debe sin embargo inducir al despilfarro, porque el agua no deja de ser un recurso escaso.

Adicionalmente, los diques de almacenamiento de agua pueden usarse con fines recreativos, y turísticos.

Sin embargo, como toda intervención, la construcción de presas en los ríos no carece de impacto sobre el ambiente, sobre todo por las modificaciones introducidas en la cuenca; de allí la necesidad de la EIA que mencioné más arriba. Puede ocurrir que en el emplazamiento deban inundarse pequeñas poblaciones, se puede destruir el hábitat de determinada flora y fauna, y se pueden afectar otros recursos naturales. Además la construcción puede provocar una disminución en los niveles de oxígeno disuelto en el agua, con numerosas consecuencias potencialmente dañinas.

Y por último, no debe despreciarse el riesgo que conllevan estos emprendimientos, relacionados a posibles colapsos por inundaciones excepcionales, sismos o corrimientos. Lamentablemente, hay registros de esa clase de eventos, sobre todo porque cuando se optimiza el rendimiento aprovechando desniveles geográficos, éstos suelen estar relacionados con zonas tectónicamente activas.

¿En qué consiste la energía eólica?

Indirectamente, el sol es el responsable también de esta forma de energía, ya que el viento se produce por diferencias de calentamiento entre áreas aledañas sobre la superficie terrestre. Como el viento no es otra cosa que aire en movimiento, es la energía cinética de ese movimiento la que se aprovecha para una de dos cosas: o bien para accionar directamente máquinas operativas; o bien para la producción de energía eléctrica. En el primero de los casos, el uso es casi tan antiguo como el de los molinos de agua. Recordemos como imagen inolvidable y significativa, al Quijote luchando contra los molinos de viento.

Para generar electricidad, el viento mueve una hélice que hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador, que produce energía eléctrica. Para que su uso sea rentable, se prefiere la instalación de conjuntos con numerosos generadores, denominados parques eólicos.

Por otra parte, para aprovechar al máximo la energía eólica, se deben conocer las variaciones diurnas, nocturnas y estacionales de los vientos, los cambios en la velocidad del viento con la altura sobre el suelo, etc.

En cuanto a las posibilidades de emplazamiento de los parques eólicos, se requieren grandes espacios abiertos, sin vegetación arbórea que impida la circulación libre del aire, y condiciones climáticas que aseguren una producción más o menos continua de vientos con velocidades no menores a 3 o 4 m por segundo.

¿En qué consiste la energía mareomotriz?

La energía mareomotriz, podría llamarse con más propiedad energía oceánica o marina, ya que en última instancia no sólo aprovecha las mareas, sino todo el movimiento del agua en el mar.

De hecho, existen al menos tres diferentes métodos para aprovechar la energía marina, y ellos son:

• Aprovechamiento de las olas y corrientes: como siempre, se utiliza la energía cinética del agua, que moviliza las turbinas. Es el método de menor costo y menor impacto ecológico en el ambiente.
• Aprovechamiento de las mareas, que sería la energía mareomotriz propiamente dicha. En este caso se utiliza la energía potencial producida por la diferencia de altura entre las mareas altas y bajas, que no debe ser menor de 8 metros. Deben construirse diques, por lo que su costo es elevado y tiene también consecuencias ambientales.
• Energía mareomotriz dinámica: es una tecnología en desarrollo, que intenta explotar la interacción entre las energías cinética y potencial que tienen las mareas.

Las ventajas que pueden mencionarse para la energía mareomotriz son su limpieza y renovabilidad, la predictibilidad del comportamiento del recurso, y la durabilidad de las instalaciones.

Las desventajas son las consecuencias ambientales y el costo de construcción y mantenimiento.

¿En qué consiste la energía nuclear y cuáles son las objeciones que se le hacen?

La energía nuclear o atómica es la que se produce, ya sea de manera espontánea o inducida artificialmente en las reacciones nucleares. Puede aprovecharse para obtener energía eléctrica, térmica o mecánica.

Las reacciones nucleares se dan- obviamente- en los núcleos atómicos de algunos isótopos de ciertos elementos químicos (radioisótopos), como el uranio-235 (²³⁵U), el torio-232, el plutonio-239, el estroncio-90 o el polonio-210 (²³²Th, ²³⁹Pu, ⁹⁰Sr, ²¹⁰Po; respectivamente).

El tema de isótopos y sus reacciones, será tratado con mayor profundidad en un post específico.

Aquí sólo mencionaremos que la energía producida aprovechando las reacciones nucleares es limpia, no emite efluentes y no produce gases de efecto invernadero. No obstante, la sociedad, lógicamente sensibilizada por accidentes como el de Chernobyl, se opone férreamente a recibir instalaciones de este tipo, sobre todo, considerando la pregunta todavía no respondida acerca de cómo concretar la disposición final y segura de los residuos de la producción de energía nuclear.

Se trata de un tema que se ha tratado siempre muy livianamente, y sin otros fundamentos que los preconceptos, los fanatismos de uno y otro lado, y los análisis incompletos; por lo que también sobre esos aspectos escribiré un post ad hoc, en un momento no muy lejano.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.

Como este post es continuación del de la semana anterior, en caso de que no lo hayan hecho ya, les recomiendo ir a leer la primera parte, antes de internarse en ésta de hoy.

La semana pasada contesté las siguientes preguntas:

¿Qué se entiende por energías alternativas?

¿Qué tipos de energía alternativa existen?

¿En qué consiste la energía de biomasa?

¿En qué consiste el biogás?

Aquí retomamos con las preguntas que nos quedaban.

¿En qué consiste la energía solar?

En realidad deberíamos decir siempre en qué consiste «el aprovechamiento» de la energía solar y de todas las que siguen, porque la energía propiamente dicha está siempre produciéndose, la usemos o no, y lo que paso a explicar es precisamente como darle un destino útil.

Aclarado ese punto más bien semántico, veamos lo que atañe a la utilización de la energía solar.

Primero debemos decir que existen dos formas de aprovechamiento a las que se denominan energía solar térmica por un lado, y energía solar fotovoltaica por el otro.

Comencemos por la energía solar térmica,- también denominada termosolar- que es la de uso ya más extendido en domicilios de todo el mundo, y que no requiere de redes, ya que cada hogar puede volverse autosuficiente, o casi, por sí mismo, sin estar conectado a ningún generador comunitario.

Su objetivo es simplemente aprovechar el calor que procede de la radiación solar, ya sea para cocinar alimentos, o para calentar agua, la cual a su vez puede destinarse primariamente al consumo sanitario o a la calefacción.

Adicionando dispositivos más sofisticados, puede aprovecharse también el agua sobrecalentada para generar vapor y por ende producir energía mecánica y, a partir de ella, energía eléctrica. Puede también emplearse para alimentar una máquina de refrigeración por absorción, usando las diferencias térmicas en lugar de la electricidad.

Para cualquiera de los usos mencionados, el punto de partida es la instalación de colectores de energía solar térmica, los que pueden consistir en simples placas planas de materiales adecuados, o bien pueden incluir sistemas de lentes y espejos que concentran la luz solar, aumentando su eficiencia, y que suelen ser requisito para los usos más complejos como la producción de energía eléctrica o refrigeración.

La energía solar fotovoltaica, tal como el nombre lo indica, requiere la instalación de un dispositivo semiconductor denominado célula fotovoltaica.

Permítanme explicarles de manera sencilla qué es esencialmente una célula fotovoltaica. Supongamos un material semiconductor que se expone a una radiación electromagnética (en este caso sería la solar) que le libera un fotón, que a su vez golpea a un electrón y lo arranca, creando un espacio libre en el átomo, por un lado, y un electrón por otro que viaja hacia otro espacio libre para ocuparlo. Este nuevo equilibrio permite que la energía proporcionada por el fotón se disipe en forma de calor. Sin embargo, si al semiconductor se le agregan determinados elementos, el comportamiento eléctrico cambia, y los electrones libres son obligados a avanzar en una dirección, mientras los espacios libres permanecen en el lado opuesto del material. Naturalmente esto genera una diferencia de potencial, fenómeno semejante al que ocurre en una pila, ¡et voilá!, ya estamos produciendo electricidad.

Es precisamente la energía solar fotovoltaica la que se requiere para producir electricidad a gran escala a través de redes de distribución, aunque nada impide su uso en domicilios individuales, salvo tal vez el costo de su instalación, difícil de absorber por un solo propietario. Hoy en día la energía solar fotovoltaica es la tercera fuente de energía alternativa más utilizada, siguiendo a las energías hidroeléctrica y eólica.

La energía solar, en cualquiera de sus dos formas no emite ningún tipo de contaminante durante su funcionamiento, y se considera inagotable, pero tiene algunas desventajas, pues al depender enteramente de la captación efectiva de radiación solar, si la célula no se encuentra alineada de manera perfectamente perpendicular al sol se pierde entre un 10 y un 25 % de la energía incidente. Es obvio que los movimientos planetarios cambian constantemente esas posiciones relativas entre los rayos solares y los paneles colectores.

Por eso es que en las plantas de generación de electricidad en gran escala (donde la pérdida de un 10 a un 25% de energía entrante es más significativa en materia de costos que en los domicilios particulares) se instalan seguidores solares para maximizar la producción de energía.

Al margen de esto, la producción de energía solar es afectada también por condiciones meteorológicas como nubes, lluvias, bruma o smog, además de la suciedad que normalmente se va depositando sobre los paneles.

Por todo lo mencionado, la energía solar debe complementarse con otras formas de energía, como las convencionales, hidroeléctricas o nuclear. También es por eso que se están comenzando a fabricar baterias con vanadio, capaces de almacenar la energía eléctrica generada por el sol o por el viento.

¿En qué consiste la energía geotérmica?

Para entender mejor lo que vamos a conversar ahora, les conviene ir a leer primero las explicaciones que en su momento presenté sobre gradiente y grado geotérmico, en este post.

Ustedes ya saben ahora (si siguieron mi orden inapelable amable sugerencia de ir a leer los conceptos previos), que existen zonas con gradientes térmicos anómalos, en los que a los pocos metros de profundidad se alcanzan temperaturas muy elevadas. Un claro ejemplo son las zonas volcánicas y las de aguas termales.

Básicamente lo que se aprovecha entonces es ese calor, que se trae a la superficie vehiculizado por el agua. Para ello se puede simplemente extraer el agua caliente desde las napas profundas de las zonas de alto grado geotérmico, y una vez en superficie, generar electricidad a partir del vapor.

En caso de tratarse de rocas no portadoras de agua, e inclusive no permeables naturalmente, se inyecta en ellas agua desde la superficie, iniciando un ciclo en que el agua se inyecta, vuelve sobrecalentada, se utiliza el vapor generado, y el agua residual vuelve a inyectarse. Si la roca no es inicialmente permeable, se requiere de un paso previo de fracturación por microexplosiones subterráneas.

La energía geotérmica tiene dos limitaciones importantes: la primera es que las zonas a alimentar con este tipo de energía deben estar próximas al sitio de producción, lo que por lo general no es el caso. En efecto, si lo pensamos en términos de tectónica global, las regiones de mayores anomalías térmicas están conectadas con contactos entre placas (porque el calor tiene que ver con todo el sistema tectónico), donde las actividades sismo-volcánicas son habituales, y por ende poco recomendables para la urbanización. En el caso de á¡reas hidrotermales, suele preferirse el uso recreativo y turístico antes que la producción energética, aunque ya hay muchas regiones donde se compatibilizan ambas alternativas, de manera muy racional.

La otra gran limitación reside en la baja conductividad de las rocas, que hace que en pocos metros de ascenso, el agua se vaya encontrando con materiales fríos que la enfrían a su vez. La repetición del ciclo termina por generar una pérdida acentuada de temperatura del conjunto y de su eficiencia como fuente de energía. Por eso es que los campos geotérmicos tienen operatividad de unas pocas décadas, y requieren para su recuperación larguísimo tiempo, con lo que considerar a este recurso como inagotable, es bastante cuestionable.

Y bien, llegados aquí, como ya venía temiendo, el post ha resultado bastante extenso, de modo que para evitar que salgan huyendo despavoridos, voy a dejar (como situación excepcional) para una tercera parte, que publicaré el próximo lunes, las preguntas que faltan, y que son:

¿En qué consiste la energía hidráulica?

¿En qué consiste la energía eólica?

¿En qué consiste la energía mareomotriz?

¿En qué consiste la energía nuclear y cuáles son las objeciones que se le hacen?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.