El clima explicó: ¿Cuánta energía del mundo proviene de combustibles fósiles y podríamos reemplazarla con energía renovable?

Explicación del tiempo es una colaboración entre The Conversation, Stuff y el Science Media Center de Nueva Zelanda para responder a sus preguntas sobre el cambio climático.

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P: ¿Cómo se forman los combustibles fósiles, por qué liberan dióxido de carbono y cuánta energía global proporcionan? ¿Y cuáles son las fuentes de energía renovable que pueden reemplazar a los combustibles fósiles?

Los combustibles fósiles se formaron durante millones de años a partir de los restos de plantas y animales atrapados en el sedimento y luego transformados por el calor y la presión.

Mayoria se formó carbón en el período Carbonífero (hace 360–300 millones de años), una época de anfibios y vastos bosques pantanosos. La fosilización de los árboles ha movido cantidades masivas de carbono del aire al suelo, lo que ha provocado una disminución de los niveles de dióxido de carbono (CO2) atmosférico, lo suficiente como para acercar la Tierra a un estado congelado.

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Este cambio en el clima, combinado con la evolución de hongos que podrían digerir la madera muerta y liberar su carbono de nuevo al aire, llevó el período de formación de carbón vegetal a un límite. El fin.

El petróleo y el gas natural (metano, CH4) se formaron de manera similar, no a partir de árboles, sino a partir del plancton oceánico y durante un período más largo. El campo petrolero de Maui en Nueva Zelanda es relativamente nuevo, que data del Eoceno, hace unos 50 millones de años.

sol ardiendo enterrado

Cuando se queman combustibles fósiles, su carbono reacciona con el oxígeno para formar dióxido de carbono. O energía originalmente suministrada por el sol, almacenado en enlaces químicos durante millones de años, se libera y el carbono regresa al aire. Un ejemplo sencillo es la quema de gas natural: una molécula de metano y dos de oxígeno se combinan para producir dióxido de carbono y agua.

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

La quema de un kilogramo de gas natural libera 15 kWh de energía en forma de radiación infrarroja (calor radiante). Ésta es una cantidad considerable.

Para evitar que el cambio climático empeore continuamente, debemos dejar de quemar combustibles fósiles para obtener energía. Esta es una tarea difícil, porque los combustibles fósiles proporcionan el 84 por ciento de toda la energía utilizada por la civilización humana. (Nueva Zelanda depende menos de los combustibles fósiles, en 65 por ciento.)

Hay muchas fuentes posibles de energía renovable o baja en carbono: nuclear, hidroeléctrica, eólica, solar, geotérmica, biomasa (quema de plantas para obtener energía) y biocombustible (extracción de combustibles líquidos o gaseosos de las plantas). Un puñado de plantas de energía mareomotriz están en funcionamiento y se están realizando experimentos con la generación de olas y corrientes oceánicas.

Pero entre ellos, los únicos dos capaces de escalar a la increíble cantidad de energía que usamos son la eólica y la solar. A pesar del impresionante crecimiento (duplicándose en menos de cinco años), el viento solo proporciona 2,2 por ciento de toda la energía, y solar 1,1 por ciento.

La transición de las energías renovables

Una gracia salvadora, que sugiere que una transformación completa a energía renovable podría ser posible, es que gran parte de la energía de los combustibles fósiles se desperdicia.

Primero, extracción, refinación y transporte de combustibles fósiles representa el 12 por ciento de todo el uso de energía. En segundo lugar, los combustibles fósiles a menudo se queman de formas muy ineficientes, por ejemplo, en los motores de combustión interna de los automóviles. Un mundo basado en energías renovables necesitaría la mitad la energía primero.

El potencial de los recursos solares y eólicos es enorme y los costos se han reducido rápidamente. algunos tienen argumentó Podríamos hacer la transición a energía completamente renovable, incluidas las líneas de transmisión y el almacenamiento de energía, así como a combustibles líquidos completamente sintéticos, para 2050.

1 paisaje ve a Nueva Zelanda construyendo 20 GW de energía solar y 9 GW de energía eólica. Esto no es descabellado: Australia ha construido tanto en cinco años. Deberiamos apurarnos. Las plantas renovables necesitan tiempo para construirse y industrias tómese su tiempo para escalar.

Otros factores a considerar

El cambio a la energía renovable resuelve los problemas del combustible y el cambio climático, pero no los del uso creciente de recursos. La construcción de un nuevo sistema energético requiere una gran cantidad de material, algunos de los cuales son raros y difíciles de extraer. A diferencia del combustible quemado, el metal se puede reciclar, pero esto no le ayudará a construir un nuevo sistema por primera vez.

Buscar concluido que aunque algunos metales escasean (en particular cobalto, cadmio, níquel, oro y plata), “es poco probable que un sistema de energía totalmente renovable agote las reservas y recursos de metales hasta 2050”. También existen oportunidades para reemplazar materiales más comunes, con cierta pérdida de eficiencia.

Pero muchos metales son altamente situado. La mitad de las reservas mundiales de cobalto se encuentran en la República Democrática del Congo, la mitad del litio está en Chile y el 70 por ciento de las tierras raras, utilizadas en turbinas eólicas y motores eléctricos, están en China.

El consumo innecesario es otro problema. Las nuevas tecnologías (robots, drones, Internet) y el crecimiento económico conducen a un mayor uso de energía y recursos. Los ricos usan una cantidad desproporcionada de energía y modelan un consumo excesivo y desperdicio otros aspiran, incluidos los ricos emergentes de los países en desarrollo.

Investigación que analiza las emisiones domésticas en países europeos fundar El 1% superior de la población con la huella de carbono más alta produjo 55 toneladas de emisiones equivalentes de CO2 cada uno, en comparación con un promedio europeo de 10 toneladas.

Los científicos advierten sobre el consumo de los ricos y hay vigoroso debate sobre cómo reducirlo y, al mismo tiempo, preservar una sociedad estable.

Una forma de revertir estas preguntas es comenzar desde abajo y preguntar: ¿Cuál es la energía mínima requerida para las necesidades humanas básicas?

1 estudio Considerado como «vida digna» para incluir viviendas cómodas, suficiente comida y agua, 10,000 km de viajes por año, educación, atención médica y telecomunicaciones para todos en la Tierra, claramente no es algo que hayamos logrado hasta ahora. Descubrió que esto necesitaría alrededor de 4.000 kWh de energía por persona por año, menos de una décima parte de lo que usan actualmente los neozelandeses, y una cantidad que se obtiene fácilmente con energía renovable.

Todo ese carbono bajo tierra era energía madura para cosechar. Lo elegimos nosotros. Pero ahora es el momento de parar.

Robert McLachlan es profesor de matemáticas aplicadas en la Universidad de Massey.

Este artículo fue publicado originalmente en La conversación. Leer el articulo original.