Este curso introductorio aborda conceptos de energía sustentable y describe tecnologías avanzadas que pueden sustituir progresivamente las actuales dominadas por el carbón, el petróleo y gas natural, cuyas emisiones está perturbando progresivamente el clima, lo que puede afectar el desarrollo y la convivencia internacional.
Este curso ilustra los impactos que provoca la transformación de energía para estimular el desarrollo de cambios en las formas y tecnologías de producción y uso de la energía, comprendiendo su origen físico, sus desafíos, compromisos y externalidades. Se estudia la evolución del clima global y los escenarios que se contemplan. En base a ellos, se promueve la adopción de recursos naturales de larga autonomía, cuya transformación emite el mínimo impacto ambiental y climático y cuyas tecnologías son posibles de implementar a costos abordables para la sociedad, considerando que un sexto de la población global aún no accede a la electricidad ni a otros servicios energéticos esenciales para su desarrollo. Se proponen soluciones efectivas para la mitigación del cambio climático y se enuncian opciones aún en estudio.
From the lesson
Energía y desarrollo sustentable
En este módulo comprenderás la importancia de la energía en el desarrollo social, económico y tecnológico de la humanidad. Para ello, aprenderás el concepto de energía, conocerás sus orígenes, sus fuentes y las consecuencias que el consumo de éstas implica.
También comprenderás lo que es el desarrollo sustentable, las dimensiones que abarca, los indicadores que ocupa y su importancia para el futuro de la humanidad.
PhD in Nuclear Materials Engineering Profesor Asociado Adjunto de la Escuela de Ingeniería UC.
César Sáez Navarrete
Doctor en Ciencias de la Ingeniería Departamento de Ingeniería Química y Bioprocesos
Bienvenidos a esta nueva sesión del curso Energía Sustentable, mi nombre es Julio Vergara, profesor de la Escuela de Ingeniería UC.
Hoy día conoceremos algo de la disponibilidad de agua en nuestro planeta, los desafíos de una población creciente y su relación con el sector energético.
El concepto desarrollo sustentable, como hemos visto reflejado en estos círculos abarca varios aspectos, alimentos, tecnología, transporte, salud, seguridad, agua y otros.
Todos relacionados con energía; por ejemplo, la producción de alimentos demanda agua y su conservación exige refrigeración.
Del mismo modo la educación requiere iluminación y también de equipos computacionales. Por otro lado, la seguridad internacional descansa entre otras cosas en el acceso abierto a combustibles y a agua.
Tal acceso no está asegurado; la mitad de las personas laboran en sectores económicos que dependen del agua, la agricultura, la silvicultura, la acuicultura, la manufactura, la construcción, el reciclaje.
La generación hidroeléctrica, la refrigeración de las centrales y los vehículos. Por ejemplo, los motores de un buque necesitan agua para refrigerar sus componentes.
La otra mitad de las personas también dependen de ella para vivir, por ende el agua es vital para el desarrollo sustentable.
La mayor fuente de agua disponible para el consumo está en acuíferos subterráneos.
con 30 veces más agua y más limpia que en todos los lagos del mundo.
Un cuarto de la población depende de ellos y varias ciudades solo usan agua subterránea.
En general los países más desarrollados son los que usan esta forma de agua ya que requieren infraestructura de extracción.
Los seres vivos dependemos de agua limpia, parte de las enfermedades y de las muertes son causadas por agua contaminada.
2.400 millones de personas se exponen cada año al tifus, cólera y otras cosas, más de 1.000 millones de personas tienen dificultades diversas para acceder a agua limpia.
diferentes sectores del mundo muestran limitaciones para el uso de acuíferos, algunos con mayor severidad.
Por cierto hay otras zonas donde se espera poca agua y otras donde se esperan pocos habitantes como el Sagel o Siberia.
Encima de esta realidad, podemos ver la necesidad superficial de la población del planeta.
Algunos países más oscuros en este cuadro promedian más de 1.000 habitantes por kilómetros cuadrado.
Superponiendo la disponibilidad en los acuíferos y la densidad poblacional, se puede apreciar las complicaciones de algunos países para sostener el desarrollo
Los cuales pueden tomar medidas inadecuadas para su obtención.
Con el aumento de la población no es raro que la disponibilidad de cada habitante se agrave a futuro, en especial los países más áridos y en vías de desarrollo.
Los países más desarrollados tienen más recursos para buscar agua más profunda o para reciclarla.
Un caso conocido afecta a Uzbekistan.
Con Kazajistán comparten el mar D'aral; Kazajistan en un país desarrollado según los índices que hemos visto y de gran superficie
Cuenta con alta tecnología, posee por ejemplo la mayor estación de lanzamientos de naves espaciales cerca de la localidad de Baykonur por donde pasa el río Syr Dar´ya.
Desde esta base se lanzó el Sputnik y hoy juega un rol importante en el desarrollo y la manutención de las operaciones rutinarias de la estación espacial internacional.
La elevada tecnología de este país contrasta con la suerte del Mar de Aral 200 km al Oeste.
Tuvo un puerto, operó una flotilla imperial de Rusia. Moynaq tenía una industria pesquera, pero la suerte de las ciudades ribereñas y cercanas cambió en pocos años.
El Syr Dar´yaes uno de los dos ríos que alimentan el Mar D'Aral; en los años '60 la unión soviética ordenó desviar estos ríos para producir algodón y otros productos.
Sin considerar los efectos de esta intervención.
Y con esto, el mar de Aral se ha reducido en forma notable.
La zona sur está salada y Moinaq está seca y su recuperación es poco probable.
Hasta el año 60 el mar de Aral era el cuarto mayor del planeta, su tamaño equivalía a la mitad de Uruguay.
Al lado izquierdo de esta figura se muestra un mapa de la región de los lagos de Chile destacando el lago Llanquihue que es el más grande de la zona.
Con la intervención del mar de Aral comenzó a separarse en dos lagos salinos afectando a Kazajistán pero más aún a Uzbekistán.
A fines de los años 80 el mar de Aral se había secado a casi la mitad, y 20 años más tarde se había secado a la mitad de lo que quedaba.
El segmento norte separado se comienza a recuperar por la construcción de un dique, el dique Kok-Aral.
Gestionando de esa manera la influencia del río Syr Dar´ya de Kazajistán.
Se espera que el segmento mayor del lado sur desaparezca en esta década afectando Uzbekistán, mientras el segmento norte se estabiliza y recupera por el dique.
Este es un paisaje del mar de Aral que se aprecia hoy con restos de algunos buques, la profundidad máxima de este mar era aproximadamente de 16 metros.
El agua para nuestro uso es poco abundante, el agua superficial es una pequeña fracción; si formáramos una gota de todos los lagos apenas se vería desde el espacio.
Y la mitad de estos son salinos, la gota mayor que aparece al lado es de toda el agua de la tierra.
Sería una gota mayoritariamente salada de un tamaño que equivale a la distancia entre Santiago y Montevideo.
Vemos acá en comparación a la luna, pero como tiende a distorsionarse las distancias, arriba se muestra una escala con la distancia entre la tierra y la luna.
A pesar de esta distancia la luna provoca mareas de varios metros que se pueden aprovechar para producir energía mareomotriz.
Este cuadro nos permite apreciar mejor que no tenemos tanta agua, el 97.5% es agua salada y apenas el restante 2.5% es dulce; aunque no toda esta última está disponible; la mayor parte del agua dulce corresponde a hielos permanentes, por ello la principal fuente van a ser los acuíferos.
Los países retiran agua de acuíferos y lagos para usos sanitarios e industriales.
algunos países son más racionales que otros para aprovechar el agua disponible.
En ciertos países de África por ejemplo, no se extrae la cantidad suficiente para asegurar su desarrollo, el bombeo requiere energía y por lo tanto es complejo.
Este cuadro en todo caso no indica cuán eficiente es la utilización de agua.
Además no en todas partes el recurso es suficiente; en ciertos lugares como en América y Europa es posible extraer agua sin amenazar sus recursos.
Sin embargo en países del norte de África, el Medio Oriente y Asia acá en la figura en amarillo, extraen más de lo que deben y por eso se aprestan a secar sus fuentes.
Uno de esos países justamente es Uzbekistán.
Para disponer de suficiente agua limpia para bebida y para sus usos en los sectores agrícola, forestal e industrial.
Los países con el apoyo de los organismos internacionales relevantes pueden considerar entre otras el reciclaje de agua después de su uso, el almacenamiento de agua de ríos y deshielos mediante embalse y la producción de agua desalada.
En cualquier caso, para un buen aprovechamiento del agua se requiere contar con energía, el agua y la energía dependen una de la otra.
Podemos resumir que el agua dulce sostiene el desarrollo agroindustrial de las naciones y permite producir energía en diferentes modos.
El agua dulce domina los acuíferos y solo una pequeña parte se presenta en la superficie, en los ríos, en los lagos y en la humedad atmosférica.
Con la población creciente se torna más importante su cuidado. Hasta la próxima sesión.
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Julio VergaraPhD in Nuclear Materials Engineering
César Sáez NavarreteDoctor en Ciencias de la Ingeniería
