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Lunes - 11.Diciembre.2023

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La muy ineficiente fotosíntesis

(12/03/2012)

El sol, con la fotosíntesis como intermediaria, es la fuente de casi toda la energía y los alimentos que consumimos. Incluso del carbón y el petróleo. Es una pena que sea tan terriblemente ineficiente ya quesolo aprovecha alrededor del 1 -3% de la radiación que recibe una planta. Esto nos abre un interesante debate. ¿Qué es más ecológico, una plantación de biocombustibles o un conjunto de paneles solares? ¿Cómo podríamos aprovechar más un terreno situado en una zona soleada?
 
Si atendemos a su rendimiento directo, no hay duda de que nuestras centrales solares ganan a la fotosíntesis por goleada. La alternativa más prometedora son los biocombustibles a partir de algas pero su rendimiento sigue sin ser superior al 3%. El rendimiento de un panel fotovoltaico convencional puede llegar al 18% con facilidad. Si buscamos modelos avanzados, a punto de comercializarse, hay fabricantes quehan certificado eficiencias cercanas al 34%. ¿Discusión terminada? No tal rápido. Si queremos hacer una buena comparativa hemos de enfrentar actividades iguales. Y un panel es muy diferente a una planta.  
 
La fotosíntesis no produce una energía libre como la electricidad. Lo que genera son moléculas orgánicas como elATP y elNADP. Más tarde, la planta es capaz de utilizarlas como “combustible” y esa es una diferencia muy importante. Nosotros, al igual que las plantas, necesitamos disponer  de energía en periodos sin luz solar. Si añadimos este requisito,  la eficiencia de nuestras centrales solares disminuye mucho. Por ejemplo, una planta termosolar como Andasol tiene unaeficiencia en la producción de electricidad del 16% A cambio,  puede acumular el calor en forma de sales fundidas, lo que le permite producir unas horas de electricidad incluso después de anochecer. Para acumular energía en grandes cantidades y de forma más duradera es necesario recurrir a algún tipo de producto químico intermedio. Alguna sustancia que luego podamos utilizar como combustible. La mas prometedora y con mejor es el hidrogeno. Los mejores sistemas de producción directa de hidrogeno, diseñados por Daniel Nocera,  tienen un rendimiento entre el 2,5% y el 4,5%. Si utilizamos paneles solares optimizados y un equipo deelectrolisispodemos llegar hasta el 10% aproximadamente. Y a eso hay que añadir las perdidas debidas al almacenamiento del mismo. A pesar de todo, en cuanto a rendimiento energético las centrales fotovoltaicas o termosolares son claras ganadoras.
 
 Paneles solares vs biocombustibles
 
Un estudio en mayor profundidad implicaría analizar otros muchos impactos ambientales y requeriría mucho mas espacio. Pero mencionaré algunos. La producción de biocombustibles no puede realizarse, por ejemplo, en un desierto. Excepto en lugar como Libia o el desierto de Arabia donde disponen de agua fósil y no renovable. Su producción a gran escala tiene un fuerte impacto ambiental ya que deben “robar” espacio a bosques vírgenes o zonas de cultivo para alimentación. O a ambos. A esto hay que sumar abonos, pesticidas, etc. Tampoco los paneles solares son inofensivos. Los modelos actuales son construidos en  plantas industriales fuertemente contaminantes. Por otro lado, las inversiones necesarias  iniciales para generalizar el uso de biocombustibles parecen menores. Toda nuestra infraestructura es basada en combustibles fósiles no demasiado diferentes a ellos. Cambios como el vehículo eléctrico tienen asociados sus costes muy superiores.
 
En mi opinión, los biocombustibles tienen ventaja a corto plazo. Pero, a largo plazo, creo que los paneles solares fotovoltaicos acabaran ganando la partida al resto de alternativas basadas en energía solar directa. La historia demuestra que podemos aprender mucho de la naturaleza pero imitarla al pie de la letra no suele ser la mejor solución. Un avión es muy diferente a un ave. Un automóvil no se parece en nada a un guepardo. Y, sin embargo, son más eficientes y su diseño mas práctico. Claro que yo soy ingeniero industrial y estoy lejos de ser imparcial.
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Comentarios




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Ambros el 12/03/2012:

De nada. Y yo también cometo muchos, demasiados, errores ortográficos. Esta claro que los dedos son más rápidos que el cerebro. Y que no reviso lo suficiente.... :(

Xa2 el 12/03/2012:

Gracias, me pongo a "investigar" el tema de los paneles. Y perdón por el "hecho" del comentario anterior.

Ambros el 12/03/2012:

Gracias Xa2. Calcular la huella ecológica daría para un par de entradas como mínimo. Hay muchos tipos de plantas diferentes que se utilizan para producir biocombustibles. Desde el maíz a las algas pasando por cultivos específicos como la jatrofa Lo mismo sucede con los paneles solares. Aunque los más comunes son de silicio cristalino, los tenemos de silicio amorfo, telururo de cadmio o arseniuro de cadmio que son que tienen el récord de rendimiento. Y hay otra línea completamente distintas que utiliza materiales orgánicos con peor rendimiento pero mucho mas baratos. Es un tema apasionante y en cambio continuo.

Xa2 el 12/03/2012:

Me ha gustado mucho el artículo. Lo único que hecho en falta es el cálculo de la huella energética de hacer unas y otras plantas, es decir, ¿cuánta energía consumimos para hacer los paneles y montar la planta? ¿Cuánta para montar la planta de biocombustibles?

Ambros el 12/03/2012:

Totalmente cierto, gracias por la corrección.

Dani el 12/03/2012:

No sería "ineficiente" en lugar de inficiencia???

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