Aire comprimido (again)

Aunque mis conocimientos de física están muy oxidados y la termodinámica no ha sido nunca mi fuerte, me he permitido hacer algunas elucubraciones sobre posibles paliativos a los problemas del agotamiento del petróleo, el calentamiento global y la escasez de agua. Recalco lo de “paliativos” en el convencimiento de que la única solución posible es una solución social y no una solución técnica.

Por si hubiera algún error en mis razonamientos, los planteo aquí por escrito con la sana intención de que alguien más docto en estas materias me haga ver mis errores. Evitaré hacer una introducción a las problemáticas antes mencionadas ya que son bien conocidas. Sin embargo sí que me gustaría hacer tres constataciones iniciales.

Hechos:

1- Las reservas de petróleo y gas natural son finitas así que, con independencia de cuando se produzca el pico del petróleo, tendremos que prescindir de éstos.

2- Utilizar la combustión de hidrocarburos como fuente de energía afecta muy negativamente el equilibrio termodinámico del planeta tanto por el efecto invernadero como por la inyección directa de energía térmica al sistema. Es el llamado cambio climático. Como consecuencia de este desequilibrio todo el ecosistema planetario se está deteriorando de tal forma que compromete la propia existencia de vida.

3- Con una población mundial de más de 6.600 millones de personas y que aumenta exponencialmente, el agua será un recurso escaso; de hecho ya lo es en los países del 3º mundo. A eso hay que añadir que el efecto de cambio climático agrava todavía más esta escasez.

En estas circunstancias lo más sensato es intentar reducir al máximo el consumo de combustibles fósiles - con trámite de emergencia - y utilizar energías limpias. Es decir, solar, eólica -que de alguna manera también es solar-, mareomotriz y geotérmica.

No considero aquí la energía nuclear por evidentes razones éticas y por que la materia prima necesaria como combustible también es finita. El problema de las dos tecnologías limpias más desarrolladas, solar y eólica, es que para poder transportar y almacenar la energía se necesita un vector energético, ya sea la electricidad o el hidrógeno. En cualquiera de los dos vectores los problemas que supone tanto el transporte como el almacenaje son importantes, por mucho que técnicamente estén más o menos resueltos. Pero hay un aspecto que se obvia. Los dos vectores necesitan de un agente mediador, una empresa, que se encargue de gestionar el transporte y la distribución de la energía. Y aquí ya hemos topado con el sistema social. Volveré sobre el tema al final.

Llegados a este punto, mi propuesta es reintroducir la vieja idea de utilizar el aire comprimido como vector energético. Así de entrada puede parecer una frivolidad poco meditada, pero intentaré razonar sus ventajas.

Al comprimir el aire lo único que hacemos es transformar la energía cinética (del viento o de un motor eléctrico alimentado por células fotovoltaicas) en energía potencial. De hecho estaríamos haciendo lo mismo que hacíamos de pequeños con aquellos cochecitos de juguete que llevaban un muelle en espiral como motor. La gran ventaja que encuentro al utilizar el aire comprimido como vector energético es que como subproducto de la compresión se obtienen dos cosas muy aprovechables: calor y -atención- AGUA!

Supongo que ya empezáis a ver por dónde voy. Curiosamente una de las cosas por las que se suele desestimar este vector energético es que el calor generado en la compresión se suele considerar como una pérdida de energía del sistema (entropía) y eso penaliza mucho su rendimiento. Sin embargo pienso que se podrían desarrollar tecnologías que aprovecharan este calor para calefacción y calentamiento de agua sanitaria, con lo cual el rendimiento se incrementaría mucho. El segundo subproducto, el agua, es muy valioso. Probablemente comprimir aire sólo para extraer la humedad es hacer un pésimo negocio. Sin embargo, aprovecharla cuando se produce como consecuencia del proceso de compresión sería, por lo contrario, muy inteligente.

Supongamos una comunidad, un edificio por ejemplo, dotado de unos microgeneradores eólicos (no los típicos molinos de eje horizontal, sino algún modelo más eficiente como el patentado por barcoWM) y de placas solares fotovoltaicas. Si se utilizan estos medios para comprimir aire, además de poder acumular la energía de forma limpia obtendremos energía térmica, para calefacción o uso sanitario, y un poco de agua para autoconsumo. La cantidad de agua, que dependerá de la humedad del aire y del volumen de aire que comprimamos, será relativamente pequeña (el aire contiene aproximadamente unos 10 gr/m³) pero probablemente suficiente para los usos que no requieren agua potable. Pensad que en el caso de una vivienda, sólo que pudiéramos utilizarla para llenar la cisterna del wc ya ahorraríamos el 50% del agua de consumo doméstico. En caso de uso agrícola, fijaos que el mismo aire comprimido se podría utilizar para pulverizar el agua sobre los cultivos o, mejor todavía, para dar presión a un sistema de riego gota a gota.

En el ejemplo anterior he hecho trampa deliberadamente. La producción de energía es aquí distribuida y no centralizada, tal como se realiza actualmente. ¿Por qué? Para superar el principal inconveniente del aire comprimido: su baja densidad energética. De esta forma no hay que implementar grandes redes de distribución ya que, a diferencia de la electricidad, el almacenamiento es muy limpio y sencillo. Basta con prever un gran depósito en cada edificio.

Evidentemente el lector sagaz ya hace rato que se pregunta cómo recuperamos la energía acumulada en forma de aire comprimido. Pues, si me permitís la obviedad: utilizando motores de aire comprimido. Es una tecnología incipiente que habría que desarrollar mucho (quién se anima?) pero que ya se puede utilizar en automóviles con la gran ventaja de que lo único que sale por el tubo de escape es aire seco y que como subproducto de la descompresión del aire se produce frío. Así pues, el aire acondicionado sale gratis. Un balance energético impecable. ¿Se puede pedir más?

Pues sí, y reanudo aquí la cuestión de las empresas del sector energético. Tanto la energía (que como todos sabemos ni se crea ni se destruye ...) como el agua, son un bien común gratuito. Las empresas de servicios cobran por la vectorización, es decir, por la transformación, por el transporte y por la distribución. Ancladas en este lucrativo modelo de negocio y en defensa de sus intereses legítimos (que no necesariamente éticos), intentan evitar un modelo energético distribuido en el que cada consumidor sería prácticamente autosuficiente. Podéis hacer un experimento, poco científico pero muy clarificador. Buscad "vector energético" (en cualquier idioma) en Google y veréis que se habla mucho del hidrógeno, sobre todo por parte de las grandes empresas de energía, pero muy poco del aire comprimido. El hidrógeno es un vector energético que se presta muy bien al modelo de negocio basado en producción industrial centralizada, transporte y distribución. Así pues, es muy poco probable que las grandes empresas dediquen recursos económicos a la investigación y el desarrollo de tecnologías basadas en el aire comprimido.

¿Lo hará el estado en pro del bien común?

Me temo que no.

Los últimos avances en nanotecnología aplicada a la fabricación de paneles fotovoltaicos y nuevos diseños de aerogeneradores hacen pensar en rendimientos energéticos nunca vistos. Sin embargo no hay que olvidar que aún teniendo energía gratis y teniendo agua gratis, seguimos teniendo un grave problema de modelo de sociedad.