Dos problema que están resueltos hace rato
SI me preguntan por el problema más importante del Siglo XXI no pensaría en la contaminación, mucho menos en la energía limpia y barata, esos son dos problemas más que nada políticos que -a medida que se vayan desprestigiando los demagogos del "ambientalismo"- serán fácilmente solucionados. El problema de la contaminación se solucionará en la medida que el reciclaje se vaya haciendo rentable como negocio: mientras mejor sea el negocio, el reciclaje se convertirá en la nueva minería especialmente en el plástico y los metales. Y para que esto sea posible se necesita energía barata y en enormes cantidades, porque reciclar consume mucho calor. Y esta es la segunda parte del asunto.
El problema de la energía, que también está técnicamente solucionado hace décadas, aunque por motivos políticos la solución permanece atascada. La energía del futuro será generada principalmente por reactores nucleares produciendo electricidad abundante y a bajo costo, cuando desaparezcan las trabas políticas que impiden el desarrollo, los reactores nucleares de potencia, limpios, estarán en todo el mundo. Tendremos energía en abundancia y una baja de precios que hoy no imaginamos, tal como pocos imaginan la eficiencia que se puede lograr con estos reactores. Entonces se producirá la ansiada "Ley de Moore de la energía". tan barata y casi ilimitada como son hoy las memorias de los computadores. Ese es un problema que técnicamente está casi resuelto, pero congelado por razones políticas.
La foto que encabeza esta entrada muestra la central nuclear de potencia Atucha 1, que usa agua pesada y uranio natural, lo que la hace notablemente limpia y segura. Un orgullo de la ciencia y tecnología argentinas. Que envidia, como quisiera un par de esas, que nos hacen tanta falta en Chile
Puede que nuestros hijos o nuestros nietos lleguen a vivir en un mundo sin problema de contaminación, con energía ilimitada y a costo residual. Bastaría que cambien las condiciones políticas, pero hay otro problema de naturaleza técnica no resuelto, que nuestros nietos probablemente no van a ver resuelto y probablemente nuestros tataranietos tampoco.
El problema que no tiene para cuando resolverse
"El problema del Siglo XXI" son las pesadas, costosas e increíblemente ineficientes baterías. Cada día necesitamos más aplicaciones móviles y más fuentes baratas y eficientes para almacenar energía eléctrica en grandes cantidades, ocupando poco espacio y poco peso. Por ejemplo una buena batería de celular, actualmente puede almacenar unos 11 watts/h, imaginen que en ese peso y espacio se pudiesen almacenar 100Kw/h, la energía suficiente para mover un auto por 200 km, más o menos. Además, esa batería debería poder cargarse en unos 5 a 10 minutos y recién entonces podríamos pensar que los autos eléctricos pueden tener futuro para transportarnos a costo cercano a cero.
Una batería así puede parecer ciencia ficción, pero desde la invención del transistor hasta hoy han ocurrido avances análogos, al menos en la electrónica. Ahora faltan los avances en la electricidad, que sigue siendo prácticamente la misma que en los años de Edison, Westinghouse y Tesla. Si la electricidad hubiese avanzado como avanzó la electrónica, hoy viviríamos en un mundo totalmente distinto. El problema de infraestructura para cargar las baterías es lo que hace que los autos eléctricos sean totalmente inviables, solo pueden funcionar mientras sean una fracción del 1% del parque vehicular, más de eso es imposible, solo miren esto
Qué es una batería
Para entender lo que es una batería podemos compararla con una caja donde guardamos algo, en este caso lo que guardamos carga eléctrica en forma de diferencia de potencial (voltaje). Los conceptos de la corriente continua son muy fáciles de entender con la analogía con el agua, que se muestra en este video, miren:
Ahora que conocemos intuitivamente lo que es el voltaje, la corriente y la resistencia podemos entender que es una batería. La batería en el ejemplo hidráulico es el recipiente grande, donde el agua está a cierta altura, esta diferente altura entre el nivel superior del recipiente y la mesa es la diferencia de potencial o voltaje. Las baterías entonces, igual que el recipiente con agua, se "descargan" cuando las usamos y necesitan ser recargadas (en el ejemplo del agua, volver a llenar el recipiente cuando está bajo cierto nivel) .
Así como el recipiente puede guardar una capacidad de hasta ciertos litros de agua según su tamaño, las baterías también pueden guardar cierta cantidad de carga antes de vaciarse, en el agua la capacidad son litros por segundo, en la batería son amperes por hora. En nuestro ejemplo de batería de celular, podemos tener una capacidad de 1 amperes/hora, por ejemplo, y si el voltaje típico es de 5 volt, la capacidad de trabajo de esa batería será de 5 watts/hora (1x5), o sea puede alimentar durante una hora un aparato que consume 5 amperes antes de agotar su carga.
Con la analogía del agua podemos ver claramente los problemas de las baterías: si queremos tener una batería que pueda almacenar más carga durante más tiempo, tenemos que hacer el equivalente de agrandar el estanque: una batería físicamente más grande y pesada-.
La ciencia de los materiales: densidad de carga
El problema del Siglo XXI entonces es de ciencia de los materiales: encontrar un material que multiplique por mil o por diez mil la actual "densidad de carga", es decir que se pueda almacenar mucha más carga en el mismo espacio y peso. Un buen ejemplo de mayor densidad de carga es la batería de ion-litio, que puede guardar tres o cuatro veces más carga en el mismo espacio y peso que una batería antigua de plomo-ácido. Pero no se necesitan cuatro o diez veces más, sino mil veces más por lo menos, por ejemplo para hacer viables los autos eléctricos.
La ciencia de los materiales: conductividad
El otro problema también es de ciencia de materiales y tiene que ver con la conductividad. Todos los conductores (cables) tienen una resistencia que depende principalmente del material (por ejemplo el cobre o el oro son muy buenos conductores, a diferencia del plástico) también depende del diámetro o sección del mismo. No se puede pasar una corriente infinita por un conductor y si queremos pasar mucha corriente el conductor deberá ser más y más grueso.
Por eso para cargar -por ejemplo- una batería de 100 KW/h como la de los autos Tesla en 5 minutos, se necesitaría un conductor del diámetro de una casa. Como no podemos usar conductores de diámetro mutante, la única solución es cambiar a un material que pueda transportar corrientes enormes en un diámetro pequeño, algo de eso se ha logrado ya con los materiales "superconductores", aunque todavía estamos muy lejos de tenerlos en abundancia y a un precio accesible para nosotros, simples mortales.
Tenemos para rato
Bueno, esos son más o menos los problemas técnicos de las baterías: la densidad de carga y la conductividad limitadas, la electricidad como decía antes, no ha avanzado casi nada en más de un siglo, a diferencia de la electrónica, yo creo que el problema de las baterías tiene para muy largo, a menos que aparezca algún milagro por ahí. Por eso lo veo como el problema del Siglo XXI.
Si, seguro que es así. La energía nuclear está parada por tonteras. Seguramente habrá reactores que consuman todo los residuos y cuya probabilidad de accidente tienda a cero.
ResponderBorrarAdemás, los accidentes conocidos son de reactores de tecnología vieja y en lugares poblados (Chernobyl, Fukuyima). Si se está dispuesto a pagar largos tendidos para conectar zonas de mucho terreno plano y alta insolación, o de buenos vientos, con las ciudades, pues bien entonces se pueden hacer centrales nucleares en desiertos donde ni el peor de los accidentes mate más que algunas lagartijas y al personal de turno. Y no contamine nada habitado. Ah, en el mundo hace falta más gente como el señor Burns.! Uls
¡Grande el eñor Burns y su jefe Mr. Canario Burns! Filántropo y benefactor de la humanidad.
ResponderBorrarEs impresionante el potencial que tiene la energía nuclear, su eficiencia teórica es astronómica comparada con todas las demás alternativas y por razones políticas se está frenando el desarrollo y el negocio de nuevas centrales de potencia.
Las generadoras potencialmente riesgosas son las que usan uranio enriquecido, hacerlas más seguras, desarrollar mejores combustibles nucleares y mejorar la seguridad operacional son solo asuntos técnicos, totalmente factibles de controlar.
Ahora, si se usa uranio natural y agua pesada como el caso de Atucha, el reactor es mucho más limpio y seguro de manera natural, no necesita precauciones extraordinarias.
Sobre la localización yo no veo problemas en ponerlas al lado de los lugares de consumo, la paranoia sobre tener una central nuclear cerca es totalmente irracional y se genera básicamente por décadas de propaganda e intereses creados. Si yo fuse Presidente del Mundo, lo primero que haría sería construir una buena central nuclear en Antofagasta, en el borde del mar, con terremoto y todo.
Las centrales nucleares no son objetivamente más riesgosas que las convencionales, para nada. Todo lo contrario, son mucho más limpias y seguras.
Atucha tiene su historia.
ResponderBorrarCuando había plata, tras la 2da guerra, Perón dejó entrar unos "científicos locos" alemanes. Fue una versión pobre sudaca de la Operación Clip con la cual los yankees se llevaron a los técnicos de cohetes y otras especialidades tras el nazismo.
El que dio más resultado fue Kurt Tank, un ingeniero en aviación que hizo una copia de los primeros jets alemanes, el Pulqui II. Voló, aunque nunca se produjo en serie.
El más esotérico fue Ritcher, un científico nuclear. La comisión local de física propuso que traigan a Heisemberg, pero no lograron eso, y los "espías" consiguieron a Ritcher.
Ritcher dijo que podía hacer la fusión en frío - algo, la fusión, que no se ha logrado hasta la fecha. Consiste en fundir los átomos, como ocurre al interior del Sol o la interior de la bomba H, en vez de partirlos, como ocurre en cualquier reactor.
A Ritcher se le armó un laboratorio en la isla Huemul, en el lago Nahuel Huapi, y con eso el ambiente de científico loco en su laboratorio secreto en un remoto rincón montañoso estaba completo.
Cuando empezó a ser obvio que lo suyo eran tonteras, le fueron pasando los recursos a los físicos argentinos, tanto como para justificar el gasto y evitar el papelón. Al final esa comisión tuvo más recursos de los que les hubieran dado nunca.
Hubo algunos reactores experimentales, y llegaron a desarrollar una industria de fabricación de radioisótopos para medicina de rayos, pero para llegar a producción comercial nucleoeléctrica en realidad saltaron al CANDU, un esquema canadiense que usa mucho uranio natural, lo cual no sería un problema para un país que tiene bastante.
Y que se supone es mucho más seguro por eso y por cuestiones intrínsecas en su diseño.
ültimamente hicieron un desarrollo propio, el CAREM, un mini-reactor ideal para zonas aisladas, islas... pero creo que no se lo vendieron a nadie aún.
En fin, hay países como Francia que usan muchísima energía nuclear y no piensan dejar de usarla. Para no parar los reactores en la noche tienen convenios con Suiza, por ejemplo. Los suizos llenan sus embalses de noche con la misma agua que turbinaron en el día y que guardan en un reservorio más abajo y vuelven a descargar el agua en el día. Las turbinas funcionan alternativamente como bombas, los reservorios sirven como acumuladores hidráulicos de energía.
Con tanto valle andino a pocos kilómetros de las ciudades, un país como Chile podría producir en reactores que trabajaran a velocidad crucero todo el día y usar la hidráulica para acumular y recuperar energía. El agua no sería un problema, básicamente se usa la misma agua de arriba a abajo.
Me ofrezco como asesor. No seré Ronald Ritcher pero bueh, algo se me ocurrirá! Uls
Interesantísima la historia. Yo había leído y visto unas fotos de las ruinas de la instalación en la Isla Huemul, era faraónica, al final algo bueno salió del desastre porque aprovecharon el impulso para formar físicos atómicos locales.
ResponderBorrarTengo un buen amigo que es físico y habla con gran respeto de los físicos argentinos, dice que lo bueno es justamente que tienen grandes físicos experimentales, no solo teóricos como es el caso de gran parte de América Latina. Argentina y Brasil son líderes en teoría y práctica de estas cosas.
Y cuando yo sea Presidente del Mundo Ulschmidt será nuestro Ritcher.... No, mejor nuestro Heisemberg, tengo el contrato listo, sin límite de gastos y generosas recompensas!
El Principio de Incertidumbre se adapta a las comisiones y viáticos, como diría Heisenberg...
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