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Eficiencia energética. Modelo cubano de empleo sostenible de la energía eléctrica

Resumen: Se analiza lo referente a la energía, sus fuentes de obtención, principales características de estas fuentes enfatizando en las renovables, para demostrar por qué el proceso de utilización de la energía eléctrica debe desarrollarse bajo un estricto control. Se reflexiona acerca de las ventajas del empleo de fuentes de energía renovables frente a las no renovables. Se expone el modelo cubano de empleo sostenible de la energía eléctrica.
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Autor: Ing. Ambrosio David Fernández Fernández

RESUMEN
Se analiza lo referente a la energía, sus fuentes de obtención, principales características de estas fuentes enfatizando en las renovables, para demostrar por qué el proceso de utilización de la energía eléctrica debe desarrollarse bajo un estricto control. Se reflexiona acerca de las ventajas del empleo de fuentes de energía renovables frente a las no renovables. Se expone el modelo cubano de empleo sostenible de la energía eléctrica. 

TITLE
Energy efficiency. Cuban model of sustainable employment of the electric power.

ABSTRACT 
It is analyzed the related with the energy, their obtaining sources, main characteristics of these sources emphasizing in the renewable, to demonstrate why the process of use of the electric power should be development under strict control. It is meditated about the advantages of the employment of renewable energy sources in front of those no renewable. The Cuban pattern of sustainable employment of the electric power is exposed.

INTRODUCCIÓN
El fenómeno de la globalización, la liberalización de los mercados, el aumento de los índices de pobreza y marginalidad, y las guerras movidas por intereses económicos, específicamente por el control de los recursos petroleros, son cuestiones que caracterizan al mundo contemporáneo, exacerbadas por el incremento de la demanda mundial de consumo energético combinada con la disminución a escala global de las reservas de combustible fósil.

Ante este panorama los países y sus gobiernos apuestan por el gigantismo en la generación eléctrica, entiéndase incremento de la generación energética a partir de la construcción de más centrales termoeléctricas, lo que trae aparejado a su vez un incremento del consumo de combustible fósil en detrimento de la conservación del medio ambiente. En contraposición con esta actitud Cuba desarrolla un revolucionario programa energético cuyo fundamento se basa en el decrecimiento de la demanda de energía eléctrica a partir de la óptima utilización de ésta y el empleo extensivo de fuentes de energía renovables en sustitución de la originada a partir de la combustión de hidrocarburos.

Para entender la lógica del programa energético cubano consideramos oportuno partir de las interrogantes:
-
¿La energía se genera o se transforma?
- ¿La energía se gasta?
- ¿Qué son los combustibles fósiles?
- ¿Cuáles son las ventajas que ofrece la obtención de energía eléctrica a partir de fuentes renovables frente a las no renovables?

DESARROLLO 
El principio de conservación de la energía
Cuando nos referimos a cualquier proceso energético debemos Partir del principio de conservación de la energía que plantea: “La energía ni se crea ni se destruye solo se transforma de una clase en otra; o lo que es lo mismo; en toda transformación energética, la energía emitida es igual a la energía absorbida” (Wikipedia, 2006).

Este principio indica que, cuando un cuerpo cede energía a otro, la energía perdida por el primero es igual a la ganada por el segundo. Así, por ejemplo, la energía eléctrica que recibe un motor eléctrico se transforma en energía mecánica de rotación más el calor desprendido por este producto a sus características. 

Cuando hablamos del consumo de energía se está utilizando incorrectamente este término que ya se hecho popular en nuestro lenguaje cotidiano, ya que nos deberíamos referir a la utilización de la energía, pues no hacemos otra cosa que transformarla, por ejemplo de la energía eléctrica a energía luminosa, a energía mecánica; de energía solar a eléctrica, calorífica etc. Solo que, en cada transformación hemos realizado un uso cualquiera que sea, de la energía. 

En la actualidad el tipo de energía que más uso comercial tiene es la energía eléctrica pues la misma posee características que la hacen más ventajosa que el resto de los tipos de energía, como: su fácil transportación, es limpia, es eficiente, etc.

Pero para obtenerla es necesario la transformación de otros tipos de energía en energía eléctrica, lo cual generalmente se logra mediante la quema de combustibles fósiles que produce altas temperaturas capaces de mover algún tipo de máquina térmica, que transforma esta en energía mecánica, acoplada a otra máquina que es la encargada de transformar esta energía mecánica en eléctrica. 

Tales sistemas permiten que la electricidad sea obtenida dónde haga falta, ya que el combustible fósil puede ser transportado rápidamente. También se aprovechan de la gran infraestructura diseñada para atender a los clientes de automóviles, aerolíneas, ferrocarriles, etc.

Las reservas de combustibles fósiles son grandes, pero finitas. El agotamiento de combustibles fósiles de bajo coste tendrá consecuencias relevantes tanto para las fuentes de energía como para la manufactura de plásticos y muchos otros artículos. Se han realizado estimaciones para calcular exactamente cuando se producirá el agotamiento, pero todavía se están descubriendo nuevas fuentes de combustible fósil, lo cual no debe ser motivo de despreocupación.

Combustibles fósiles
La mayor preocupación radica en las emisiones que resultan del quemado de combustible fósil, el cual constituye un repositorio significativo del carbón enterrado bajo tierra. Al quemarse se produce la conversión de este carbón el dióxido de carbono, que unido a la despoblación producto a la tala de los bosques, produce un incremento en los niveles del dióxido de carbono atmosférico, que refuerza el efecto invernadero y contribuye al calentamiento global de la Tierra. La relación entre el incremento de dióxido de carbono y el calentamiento global está aceptado casi universalmente, a pesar de que los productores de combustible fósil replican vigorosamente a estos resultados.

Dependiendo del tipo de combustible fósil y del método de quemado, también se pueden producir otras emisiones. A menudos se emiten Ozono, dióxido de azufre, NO2 y otros gases, así como humos. Los óxidos de azufre y de nitrógenos contribuyen al smog y a la lluvia ácida. En el pasado, los propietarios de plantas atacaban este problema mediante la construcción de grandes chimeneas de humos, con lo cual cambiaban el lugar del problema pues los elementos polucionantes pueden diluirse en la atmósfera, lo que, si bien ayuda a reducir la contaminación local, no lo hace con la global pues la emisión no se elimina.

Los combustibles fósiles, en particular el carbón, también contiene en disolución, material radioactivo, por lo que, al quemarlo en muy grandes cantidades, arrojan este material al ambiente, provocando además niveles de contaminación radioactiva local y global, bajos pero reales, por lo que su explotación a gran escala como ocurre en la actualidad puede condicionar niveles significativos.

El carbón también contiene indicios de elementos pesados tóxicos tales como mercurio, arsénico y otros. El mercurio vaporizado en una planta de energía puede estar en suspensión en la atmósfera y circular por todo el mundo. Mientras en el ambiente existe una sustancial cantidad de mercurio, de las que el procedente de otras actividades humanas está mejor controlado, el procedente de las plantas de energía constituye una fracción significativa del resto de emisiones. Las emisiones de mercurio de las plantas de energía en Estados Unidos se estiman en 50 t anuales para el año 2003, y varios cientos de toneladas anuales para las de China (Wikipedia, 2006). Los diseñadores de plantas de energía pueden dotar de equipos especiales para que se reduzcan tales emisiones, y las instituciones encargadas de su explotación estimular el empleo de estos a pesar del elevado costo.

Las prácticas mineras del carbón también incluyen la minería de excavación y destrucción de las cimas de las montañas. Los restos de materia removida se dejan al descubierto y son arrojadas a los lechos de los ríos locales, lo que provoca que la mayoría de todos los ríos de las zonas carboníferas discurran rojos todo el año con ácido sulfúrico que mata toda la vida de los ríos, hecho que demuestra, la falta de sensibilidad de las compañías carboníferas, ya que existen métodos para disminuir estos deplorables efectos.

Energía Nuclear 
La energía nuclear pudiera ser una solución en la obtención de energía eléctrica para alargar la vida de los combustibles fósiles pero ha levantado mucha preocupación en la gente. Bajo funcionamiento normal, una planta de energía nuclear libera muy poca contaminación de cualquier clase en el ambiente, y se obtienen altos niveles de eficiencia. Pero produce unos volúmenes moderados de residuo de bajo nivel; los cuales pueden ser retirados situándolos simplemente en algún lugar que no sea accesible durante unos pocos años. Si embargo, se genera una relativamente pequeña cantidad (quizás una tonelada al año en el caso de una gran central nuclear) de residuo de alto nivel, que plantea un problema para deshacerse de ella. Se puede esperar que sea peligrosa durante decenios, siglos o milenios, por lo que se deben encontrar métodos de desprenderse de ella que sean extremadamente seguros. Normalmente, la mayoría de estos residuos se almacenan en medios temporales que requieren una atención constante y cuidadosa. 

Los accidentes en las plantas de energía nuclear plantean un riesgo grave de contaminación ambiental, no obstante en la actualidad es poco probable que existan tales accidentes pues en la actualidad se toman todas las medidas para evitarlos. Mayor preocupación sería el uso inconciente por parte de algunos estados con vistas a la proliferación nuclear. Los productos de la fisión pueden ser reprocesados a partir del combustible del reactor y derivados a programas de armas nucleares, o un reactor puede ser utilizado para producir material armamentístico a través de la transmutación por irradiación directa de neutrones.

En la actualidad se pueden describir tres formas para disminuir el consumo energético. El primer tipo es el recorte, es decir, prescindir del uso de energía, que a simple vista es inaceptable. El segundo tipo es la reforma, que consiste en cambiar los hábitos de vida y la forma de producción de bienes y servicios. El tercer tipo de medidas implica un uso más eficiente de la energía para adaptarse a su mayor coste. Esta última alternativa es más fácil de aceptar para los gobiernos y la sociedad en general.

Pero estas alternativas cuentan aún con algunos obstáculos que no se pueden vencer acorto plazo, como son los precios excesivamente bajos de la energía hacen que sea difícil de convencer a la población para invertir en eficiencia energética; la falta de información y subvenciones para que los consumidores energéticos realicen inversiones en conservación energética. Con el tiempo, las mejoras en la eficiencia se amortizan con creces, pero a corto plazo exigen inversiones que resultan más difíciles en algunos sectores de la economía que en otros.

Luego de analizar algunos de los inconvenientes en el uso de los combustibles que de los cuales se obtiene más del 80% de la energía que se utiliza en el mundo, así como de las posibles alternativas para la disminución del consumo energético y sus inconvenientes se podría analizar la cadena de operaciones (vea Esquema 1), que requiere el complejo proceso de transformación energética para que finalmente llegue la energía eléctrica a todos aquellos puntos donde es imprescindible su utilización, es fácil darse cuenta de los daños que se ocasionan para poder disfrutar de las bondades de este servicio y de la necesidad de garantizar un conjunto de medidas capaces de detener el uso ineficiente de la energía y de revolucionar en el uso de las fuentes renovables.

En la actualidad es conocido que en el proceso de transformación para obtener un kW-H, a través de los combustibles fósiles, se emiten a la atmósfera 0.715 kg de gases de efecto invernadero (Arrastía Ávila, M. (2006)), es por ello que unido al empleo de los últimos adelantos tecnológicos para utilización de estos es de vital importancia el ahorro de energía eléctrica que seamos capaces hacer. Por ejemplo imaginemos que en 4 000 000 de viviendas se ahorre en cada una, solo un kW-H al mes, se obtendría un ahorro de 4 000 000 de kW-H lo que la atmósfera lo agradecería, pues se estarían dejando de emitir 4 000 000 x 0.75= 3 000 000 kg o lo que es lo mismo 3000 toneladas de CO2.

Todo esto unido a que estos 4 000 000 de kW-H pasan por distintas transformaciones hasta llegar a dichas viviendas y que en cada una de estas transformaciones existen pérdidas (en la termoeléctrica en el orden del 60-70 %, en redes de transmisión, subestaciones y redes de distribución del 11%)(De Armas Teyra, 2004); que hasta ahora son inevitables nos hace pensar que se requeriría en la termoeléctrica obtener 4 440 000 kW-H para que se puedan disfrutar 4 000 000 kW-H y la termoeléctrica consumiría en combustible el equivalente a 5 772 000 kW-H (considerando las pérdidas en redes en un 11% y en la termoeléctrica del 30%) . Es por ello que una acción, aparentemente insignificante, representa mucho para la vida y cuidado del medio ambiente 




Sin embargo existen las fuentes de energía renovables con las cuales eliminaríamos los tres primeros eslabones de la perjudicial cadena del proceso para llevar la energía eléctrica hasta todos los receptores y que inevitablemente se requiere para la industria, los servicios y el disfrute en nuestras viviendas; a lo que muchos países tienen que agregar el costo adicional por importar los portadores energéticos lo que hace más caro este proceso y evita que se desarrollen programas priorizados en otras esferas del desarrollo . Estos eslabones son los más perjudiciales de dicha cadena los cuales son los que a mayor escala dañan el medio ambiente.

Ahora podríamos preguntarnos ¿Qué son las energías renovables?
Entendemos como energía renovable aquella cuya fuente de obtención se renueva constantemente, poniéndose a nuestra disposición de forma periódica, frente las energías no renovables que no se renuevan o que tienen unos períodos de renovación muy largos. 

ENERGÍA RENOVABLE, también llamada energía alternativa o blanda, este término engloba una serie de fuentes energéticas que en teoría no se agotarían con el paso del tiempo. Estas fuentes serían una alternativa a otras tradicionales y producirían un impacto ambiental mínimo, pero en sentido estricto ni son renovables, como en el caso de la geotermia, ni se utilizan de forma blanda. Las energías renovables comprenden: la energía solar, la eólica (derivada de la solar, ya que se produce por un calentamiento diferencial del aire y de las irregularidades del relieve terrestre), la geotérmica (producida por el gradiente térmico entre la temperatura del centro de la Tierra y la de la superficie), la hidráulica (derivada de la evaporación del agua) y la hidroeléctrica (se genera haciendo pasar una corriente de agua a través de una turbina).

La procedente de la biomasa (se genera a partir del tratamiento de la materia orgánica, como por ejemplo la que procede de la madera, de residuos agrícolas y estiércol). 

La utilización además de este tipo de energía, unido al uso adecuado por todos de la energía eléctrica, sería una respuesta efectiva a las necesidades de un mundo sostenible para garantizar la continuidad de la vida en el planeta. Si lográramos obtener toda la energía eléctrica, la más difundida en todas las esferas de la vida; a partir de fuentes renovables se lograría: El necesario equilibrio ecológico, se evitarían en gran medida una parte de los conflictos bélicos que tanto daño causan al planeta, las fuentes no renovables que en algunos casos tienen un uso insustituible tendrían más tiempo de duración, se dispondría de recursos financieros utilizables en otras esferas del desarrollo y les legaríamos a nuestros descendientes un mundo más sano y las vías para conservarlo. 

Cuba y la eficiencia energética
El estado cubano en aras de reducir los impactos ambientales, económicos y lograr una mejor calidad de vida y confort se ha trazado tres direcciones principales para conformar una política energética acorde al desarrollo sostenible:
1. Elevación de la eficiencia energética, eliminando esquemas de consumo irracionales, usando equipos de alta eficiencia, reduciendo la intensidad energética en los procesos industriales, aprovechando las fuentes secundarias de bajo potencial, utilizando sistemas de cogeneración y empleando en general la energía de acuerdo a su calidad.
2. Sustitución de fuentes de energía, por otras de menor impacto ambiental, en particular por fuentes renovables, tales como energía solar, energía eólica, energía geotérmica, hidroenergía, biomasa, energía de los océanos, etc.
3. Empleo de tecnologías para atenuar los impactos ambientales, o tecnologías limpias, como son los sistemas depuradores de gases de la combustión o las tecnologías de la gasificación del carbón en ciclos combinados con turbinas de gas (Castro Ruz, 2006).

Para lo cual se han adoptado las siguientes medidas para la transformación del sistema:
- Adquisición e instalación de equipos de generación más eficientes y seguros con grupos electrógenos y motores convenientemente ubicados en distintos puntos del país.
- Intensificación acelerada del programa para incrementar el uso del gas acompañante del petróleo nacional en la generación de electricidad mediante el empleo de ciclo combinado. Con la extracción de petróleo se generan importantes cantidades de este gas el que se utiliza para la cocción de los alimentos en una parte de la capital (y se ahorra electricidad) y en algunas de las termoeléctricas del país que están preparadas para la quema simultánea de gas y crudo, sustituyendo el 30% del crudo que normalmente consumían por gas acompañante, y así se mejora la eficiencia de estas plantas. Este es la fuente de energía no renovable más limpia y barata en el país.
- Rehabilitación total de las redes de distribuciones anticuadas e ineficientes que afectan el costo y calidad del fluido eléctrico. Este proceso persigue como objetivo reducir las pérdidas de distribución (desde valores del 18% a menos del 11%) y los bajos voltajes, lo cual es como construir plantas termoeléctricas que no consumen combustible, y mejora la calidad del servicio eléctrico, es decir, se ahorra capacidad generadora y combustible.
- Priorización de los recursos mínimos necesarios para una mejor disponibilidad de las plantas del sistema electroenergético nacional y su paso a conservación. Este sistema de termoeléctricas será sustituido paulatinamente por la nueva generación de motores, incluidos los de ciclo combinado.
- Un programa intensivo de investigación y desarrollo del uso de la energía eólica y solar en Cuba. Como se conoce, la energía eólica es la fuente de energía renovable que mayor auge ha tenido en el mundo en los últimos años; su costo de instalación es ya competitivo a las fuentes tradicionales de energía. Se realizan las mediciones de la velocidad del aire en todas las regiones fundamentales del país (Moreno Figueredo, 2006).

Esta concepción de generación y uso de los combustibles tiene las siguientes ventajas:
-
Valores mínimos de combustible por kW-h generado.
- Valores de potencia unitaria cuya capacidad, en caso de avería, no tiene impacto significativo en la disponibilidad del sistema.
- Distribución geográfica adecuada, lo cual contribuye a protección del servicio eléctrico de la población y los objetivos económicos y sociales en caso de averías y huracanes.
- Disponibilidad mayor del 90%, mayor que el 60% de las plantas termoeléctricas.
- Con la extracción de petróleo se generan importantes cantidades de gas, fuente de contaminación, que puede después de una sencilla purificación ser utilizado como combustible para la quema en las plantas termoeléctricas con lo cual después de amortizado la inversión se puede obtener un kW-h por menos de dos centavos. 

También dentro de esta estrategia se ejecuta un programa intensivo de ahorro de energía eléctrica en los sectores residencial y estatal que contiene:
¨ El cambio de bombillos incandescentes por bombillos ahorradores.
¨ Sustitución de los refrigeradores ineficientes en manos de la población.
¨ Sustitución de ventiladores rústicos e ineficientes por otros nuevos.
¨ Sustitución de las cocinas eléctricas rústicas por otras más eficientes.
¨ Cambios en la tarifa para el cobro de la electricidad.
¨ Cambios, en el sector estatal, de los motores y bombas en los sistemas de abasto de agua para la población, para riego agrícola, para uso animal y otros bombeos donde existan amplias reservas para el ahorro.

No obstante estas medidas y el programa intensivo de ahorro falta mucho por hacer, pues se considera el punto vulnerable la conciencia de todos los que nos beneficiamos con este servicio, ya que además de apagar el bombillo encendido innecesariamente, existen servicios imprescindibles de los cuales no se realiza el aprovechamiento adecuado y que son el resultado del consumo de energía eléctrica, entre ellos podemos citar el agua, que generalmente llega a la población a través de grandes electrobombas; y que indiscriminadamente se malgasta y no se recicla.

Sería más racional y conveniente para el futuro, que toda la energía eléctrica que se utilizara fuera proveniente de fuentes renovables, pero ello requiere del esfuerzo mancomunado de las instituciones gubernamentales y de toda la población.

Las instituciones gubernamentales son las encargadas de estudiar y fomentar el uso de las fuentes de energía renovable así como la sustitución de las que aún consumen combustibles fósiles, así como desplegar la labor de concienciación en todas las industrias, y de ser posible en estas últimas, estimular la cogeneración aprovechando los productos de desecho, como la biomasa y el hidrógeno. El ahorro que se logre entre todas las industrias de un país unido al que se logra en el sector residencial podría sustituir una termoeléctrica de las que actualmente existen contaminando el medio ambiente y consumiendo combustibles fósiles en proceso de agotamiento.

A pesar de que la tarea es ardua y que no todos están pensando en el problema, aún estamos a tiempo de evitar una catástrofe medioambiental, pues falta mucho camino por recorrer en el uso eficiente de las fuentes renovables, que a pesar de su utilización desde los tiempos de la navegación con velas empleando la energía eólica o cuando se aprovechaba la energía hidráulica para mover grandes molinos etc., y que la revolución industrial echó abajo todas estas prácticas, pues se consideraban ineficientes ante los nuevos métodos que se habían desarrollado; no se pensó en modernizarlas; ni desarrollarlas, ni que eran sanas. Hoy con el desarrollo experimentado se ha demostrado que el uso de los combustibles fósiles es insostenible, que nuestro planeta es rico en fuentes energéticas renovables, capaces de satisfacer las demandas de todos, incluidos los que aún no disfrutan de las bondades de este servicio y que se encuentren marginados.

BIBLIOGRAFÍA
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Arrastía Ávila, M. (2006) Diez preguntas sobre el ahorro de electricidad. Revista Energía y tú, No 33, enero-marzo, p. 7-12.
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Roque Díaz, P. (2006) Guía para determinar el consumo de energía eléctrica. Revista Energía y tú, No 33, enero-marzo, p. 29-33.

AUTOR:
Ing. Ambrosio David Fernández Fernández.
Profesor Instructor. Universidad de Granma. Investigador del Centro de Estudios de Desarrollo Local. Buey Arriba.

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