Ahora pasemos a otra dimensión un poco mas ligada al tema del mercado mundial y la relación de la energía con la macro-economía. El sector energético es de tal importancia a nivel mundial y local, que de cada 100 dólares que se gastaron o se transaron en el mercado durante el año 2016, 30 dólares de estos 100 dólares correspondieron al marco del negocio energético. Incluso, estuvo muy por encima del sector alimentación y el de autos, que en este caso particular de autos se refiera al desarrollo, investigación, fabricación y mercadeo de equipos automotor. Les agrego que, para el año 2050, el sector energía dominará cerca del 40% de la movilización de dinero a escala global.

Del mismo modo, el factor macro económico conocido como producto interno bruto, que en Inglés es referido con el acrónimo de GDP (Gross Domestic Product), tampoco escapa de su relación directamente proporcional con el consumo de energía. Aquí en está gráfica vemos que los países mas desarrollados tienen un alto índice de utilización y disponibilidad energética, lo cual permite que sus economías sean muy solventes. Por el contrario, aquellas naciones con baja disponibilidad energética, pues presentan productos internos brutos muy limitados, lo cual afecta el desarrollo social y económico de esos países.

Pasemos a otro punto interesante y es una pregunta. La pregunta sería: ¿Y como utilizamos la energía?. Aquí les presento el caso de los Estados Unidos en el año 2016, en donde se hace coincidir el % de lo que se generó, desde el punto de vista energético, cada uno de los sectores encargados de aportar y generar la energía, y cuánto de eso fue consumido por los sectores económicos. Es decir, el que lo generó versus el que lo consumió. Por ejemplo, en la primera fecha (La que está arriba), observamos que el 71% de lo aportado por la industria petrolera, correspondió al 92% de lo que consumió el sector transporte. En la flecha extremo inferior vemos que el 100% de lo que produjo el sector encargado de generar la energía nuclear, apenas cubrió un 22% de la demanda del sector eléctrico nada mas. Es decir, todo lo que generó la fuente nuclear fue enviada al sector eléctrico del país y eso tan solo representó el 22%. Así mismo, vemos que, el sector de energía renovable, aun y cuando apenas representó un 10% del total de la energía generada en el país, su distribución en los diferentes sectores económicos fue de mayor diversidad.

En esta siguiente lámina, presentamos un aspecto que es muy importante en toda la cadena de eventos que tiene que ver con el manejo y la administración de la energía. Me refiero a la eficiencia. Por cierto, antes de ir a conversar sobre el tema de esta lámina, permítanme señalar algo que es de mucha relevancia y es que en la literatura se puede encontrar el término de pérdida de energía, lo cual es una incongruencia aceptable, ya que como les dije antes, en referencia a la primera ley de la termodinámica, la energía ni se crea, ni se destruye, tan solo se transforma. En tal sentido, pues aceptaremos los vocablos pérdida o producción de energía por estricta conveniencia. Pero lo que quiero destacar en está lámina es un hecho que se llama eficiencia energética, que es la cantidad de energía totalmente aprovechable para realizar un trabajo específico. En un balance energético para llevar a cabo un trabajo, lamentablemente existen pérdidas o diseminaciones, ya sean por efectos de fricción, resistencia a la inercia, disipación térmica, efecto gravitatorio por planos inclinados, resistencia de fluidos tales como el aire, el agua y otros mas. Esta pérdida es tan alta que, de los casi 100 cuatrillones de BTU que se utilizaron en los Estados Unidos en el año 2015, cerca del 60% se perdió por algún tipo de disipación de estos factores mencionados o por la combinación de ellos. Muchos científicos tienen cifradas esperanzas en el desarrollo de los materiales súper conductores, ya que con el desarrollo de este tipo de tecnologías, la disipación por fricción sería significativamente menor.

Analicemos en esta imagen un claro ejemplo de ineficiencia energética. Seguro que ustedes pueden adivinar que la flecha horizontal en la lámina corresponde o apunta a la iluminación generada por la ciudad de Nueva York. La flecha vertical indica el resplandor de Miami y sus áreas vecinas, en tanto que la flecha diagonal muestran las luces de Los Ángeles, en California…..¿Y que será el gran brillo del área metida en la circunferencia en la parte superior de la foto satelital?. Bueno, vamos a verla en la siguiente cartulina electrónica.

Pues este brillo se debe a miles de mechurrios o quemadores de gas de hidrocarburos de los campos de producción de la Formación Bakken, en el estado de North Dakota y en el estado de Montana. Aquí se está perdiendo la energía de forma térmica y de luz no aprovechable,además con el resultado negativo de estar introduciendo cantidades superlativas de CO2 a la atmósfera.

Abordemos en este momento el concepto de densidad de energía. La densidad de energía es la cantidad de energía disponible, concentrada en una unidad de masa o de volumen, que puede transformarse o utilizarse para cualquier tipo de trabajo valioso. Aquí tenemos los casos de diferentes tipos de combustibles que contienen energía química en términos de KWh/kg. La densidad de energía también se puede referir como Calorías/kg, BTU/kg, e inclusive J/kg y otros, así como sus correspondientes equivalentes usando como denominador el volumen. Por ejemplo, la gasolina tiene un contenido de energía de 13 KWh/kg. Bastante similar a la del gas natural que está entre 10 a 13 KWh/kg. Cuando comparamos estos combustibles fósiles con el hidrógeno comprimido, vemos porqué hay tanta investigación en curso en el campo del hidrógeno, ya que tiene un contenido energético elevadísimo. Algo cercano a 40 KWh/kg.

En esta cartulina electrónica presentamos ahora la visión sobre cuánta energía necesitamos para producir alimentos. Aquí tengo unos ejemplos sobre el valor de energía requerida (En KWh) para producir un kilogramo de unos ocho tipos de alimentos de diferente naturaleza. En una pasada aleatoria sobre esta lámina observamos que para producir un kilogramo de maíz se necesita un KWh, pero para producir un kilogramo de carne de res la demanda es de 70 KWh. Cuando uno consume los alimentos, usted no solo está consumiendo o tomando la energía calórica secuestrada del sol a través de la fotosíntesis de dichas plantas o de la carne de ganado que se ha alimentado de esas plantas, sino que usted también estará pagando por la energía de mecanización de suelo, el riego, el transporte, el empaquetamiento, el tratamiento fitosanitario, etc. Tomemos el ejemplo del costo de un kilovatio hora en Texas... Es algo así como un promedio de 12 centavos el KWh. Si lo multiplicamos por 70 KWh, que es lo necesario para producir un kilogramo de carne de res, pues estaríamos pagando por ese kilogramo unos 8.4 dólares.

En esta diapositiva vamos ahora a conversar sobre el concepto de escala de energía o de potencia. Escojamos la unidad de potencia vatios como ejemplo de escalamiento. Esto dará una mejor idea de los órdenes de magnitud de la demanda eléctrica para hacer funcionar algo…y ese algo puede ser: una bombilla, que para este caso estaríamos hablando de 1 a 100 vatios. Para poner a trabajar a una secadora ya estaríamos conversando sobre a algo cercano al kilovatio. Si deseamos hacer despegar a un avión jet, pues eso estaría por el orden de una potencia de un megavatio. Si hablamos acerca del caso de una represa hidroeléctrica grande, pues el valor de potencia estaría en el marco de los gigavatios. Y para cubrir la demanda de varios países, pues ya saltamos a una escala de teravatios. Hoy en día, la potencia que se necesita para mover económicamente al mundo es de 14 teravatios.

Después de ver las escalas de potencia y su vínculo con las escalas de energía, pues veamos como ejemplo, cuánta energía recibimos del sol, en el lapso de un año, en la superficie del planeta Tierra.

Hagamos primero una referencia sobre la energía que se utilizó en el mundo en el transcurso del año 2016. Para mayor facilidad de lectura escogí la unidad de Toneladas Equivalentes de Petróleo, TOE, ya que si hubiera seleccionado el Joule, pues el valor sería una larguísima secuencia de ceros a la derecha. Bueno, en ese año 2016, en el planeta Tierra se consumieron 14 mil millones de toneladas equivalentes de petróleo. La energía del sol que llega a la superficie del planeta es capaz de aportar 7.000 veces esa cantidad. Es decir que, en aproximadamente hora y media, nuestra estrella pudiese haber sido capaz de cubrir la demanda energética mundial correspondiente a ese año.