La energía solar hará que la humanidad sea más rica que nunca

Hace entre 150 000 y 90 000, los Homo sapiens vivieron una vida de considerable pobreza, similar a la de los bosquimanos del siglo XX. Esto no quiere decir que fueran felices o infelices, pero no eran ricos y sus hijos morían cada pocos años conforme se repetían las sequías. La riqueza no tiene mucho que ver con la felicidad. Es algo distinto.

Cuando terminó la última glaciación, hace unos 12 000 años, y los bosques se retiraron hacia el norte, la hierba pudo crecer. Así lo hizo en las llanuras y en los valles fluviales de Mesopotamia y Egipto, de los ríos Indo, Ganges, Amarillo y Yang-tse, así como en las montañas de los Andes y los valles volcánicos de México y Centroamérica.

Los cereales y otras plantas, como las legumbres y en América los tubérculos, mutaron y se adaptaron a estaciones meteorológicas secas muy largas. Los humanos empezaron a ingerirlas y, al mismo tiempo, a utilizar cerdos y ovejas mantenidos en corrales.

Entre 10 000 y 3 000 años antes de nuestra era las bandas de Homo sapiens no crecieron mucho. A veces organizaban santuarios en las colinas. Por ejemplo, Jericó en las colinas costeras del Levante y Çatalhöyük en Anatolia. Estas, como con las muy posteriores ciudades de Troya, desaparecieron para volver al cabo de unos siglos o milenios, según las oscilaciones climáticas y las luchas entre bandas.

Una vez estabilizado el nuevo clima interglacial, alrededor de los 3 000 años, los Homo sapiens detectaron una regularidad en los flujos de los ríos. El Éufrates y Tigris, con el Indo, el Ganges, y los dos ríos de China tienen crecidas importantes al final de la primavera y comienzo del verano boreal, cuando se funden los hielos de los Zagros en Anatolia y del Tíbet, mientas que el Nilo crece en el otoño, tras los monzones de verano que descargan agua en enormes cantidades en las altas mesetas de Etiopía.

Los valles se llenan, no solo de agua, sino, mucho más importante, de barro fértil. Las semillas de los cereales mutados no se dispersan por el aire sino que se mantienen en la planta o caen al suelo debajo del tallo. Los seres humanos ensayan, prueban y pronto aprenden a plantar, cuidar y recoger las semillas.

¡Han aprendido a capturar la energía del sol!

Las cuentas salen (y de sobra)

Del sol llegan, entre los trópicos, unos 0,8 kilovatios (kW) por metro cuadrado durante 6 horas al día. Es decir, 4,8 kWh (kilovatios hora, la unidad que utilizamos como medida de la energía en nuestras actividades). El ser humano necesita 2,4 kWh diariamente para mantenerse vivo.

Las plantas solo capturan un 0,5 % (de media) de la energía que reciben, y eso solo mientras están creciendo. La eficiencia en un año es del 0,07 %. En un cultivo medio el trigo produce en un año alrededor de 1,3 kWh por metro cuadrado.

Una persona necesita 876 kWh al año para vivir. Esto son unos 673 metros cuadrados (0,07 hectáreas) de tierra cultivada con trigo. En otras palabras, una hectárea de esta gramínea alimenta a unas 15 personas.

El Nilo mantiene una superficie cultivable de unos 5 km a cada lado, durante unos 1 000 km, es decir, un millón de hectáreas. Daría para comer a unos 15 millones de personas. La población del Egipto antiguo no superó nunca los 5 millones.

Esto se traduce en que cada persona disponía de una energía 3 veces superior a sus necesidades alimenticias.

Esto también implica que tres personas podían comer con lo que una cultivaba. Así, podían dedicarse a hacer carpintería, barcos, minería, extraer granito, mármol, metales y piedras preciosas. Riqueza.

Si utilizamos como unidad de riqueza la necesidad de alimento, cada persona del Egipto antiguo tenía una riqueza de 3 unidades.

Lo mismo ocurría en Mesopotamia, los ríos indios y los chinos.

Los seres humanos, gracias a la energía solar capturada por las plantas, eran tres veces más ricos que cuando vivían en bandas de cazadores y recolectores.

Fue la primera revolución energética.

El nacimiento de la riqueza

Esa riqueza (a la que no han llegado nunca los animales) permitía, directamente, poseer una habitación, ropas y algún objeto de lujo. Puesto que parte de esa riqueza se conservaba y transmitía de generación en generación, se acumulaba y aumentaba.

Los seres humanos descubrieron la riqueza. No solo los que capturaban directamente la energía del sol, también los merodeadores que les quitaban parte de esa riqueza, de manera que esta se trasladaba de los valles a las mesetas y las colinas.

Mientras que la riqueza derivaba directamente de la energía solar a través de la fotosíntesis, y dado que esta tiene una eficiencia muy pequeña, la única forma de aumentar la riqueza era incrementar la superficie disponible para el cultivo, y que esta dispusiera de agua.

Se canalizaron los ríos (sobre todo en China) y se amplió al máximo la superficie cultivada.

Se acaba la tierra cultivable

Pero todo esto tenía un límite. y Este se alcanzó hacia el año 400 de nuestra era en Europa, Asia y África; hasta 1492, cuando un nuevo continente ofreció tierras, muchas de ellas sin cultivar, a aquellos que sí querían cultivarlas. Aumentó la riqueza bruta al aumentar mucho la población humana.

En 1800 se había llegado de nuevo a una situación de bloqueo. No había más riqueza para los seres humanos porque no había más tierra cultivable. La riqueza existente se repartía de manera desigual, pero lo importante es que no había más riqueza.

Tantas hectáreas irrigables, tantos vatios solares por metro cuadrado. No había, ni hay, más. Se puede aumentar la eficiencia de la fotosíntesis mediante abonos y rotación de cultivos. La planta con mayor eficiencia de que disponemos es la caña de azúcar, con la que los plantadores de Jamaica, Cuba y Brasil hicieron fortunas equivalentes a las del petróleo.

Contados los esfuerzos, al final la energía capturable (y por tanto la riqueza humana) era finita y se medía en hectáreas de tierra fértil con agua.

El ser humano, como las bacterias en una placa de Petri con alimento, se propaga hasta llenar toda la superficie habitable.

Los seres humanos habían conocido el carbón desde antiguo, como el petróleo. Aquel olía muy mal cuando se quemaba y no se podía comer, así que ¿para qué extraerlo de las entrañas de la Tierra?

Había madera, y con ella se podían calentar las casas. Para fabricar acero se podía utilizar la madera libre de agua, el carbón vegetal.

Como hoy globalmente, en la Inglaterra del siglo XVIII empezó a faltar madera. Se habían ido talando los bosques más deprisa de lo que estos se regeneraban. Aunque maloliente, se empezó a llevar carbón del norte al sur de Inglaterra, de Newcastle en la frontera con Escocia a Londres.

El carbón era energía concentrada. Para gastarla ya no hacían falta millones de hectáreas. Unas pocas bastaban para extraer la energía de millones de años, almacenada en el subsuelo.

Si utilizamos el concepto de energía recobrada por energía invertida para obtenerla, la agricultura tiene alrededor de 2. El carbón, de 50. El esfuerzo de una persona proporciona energía para 50. Los otros 49 pueden hacer otras muchas cosas.

¡Riqueza inmensa!

Con el carbón se hicieron calderas para hervir el agua y mover bombas hidráulicas con el vapor, locomotoras con esas calderas, rieles de hierro para transportar bienes de un lado a otro, barcos de vapor, telares y toda clase de máquinas. La revolución industrial y la riqueza que se iba acaparando fue una consecuencia de la energía solar almacenada en el carbón y recobrada desde las minas.

Comenzó la segunda revolución energética.

En América se estaba agotando el aceite de cachalote utilizado para iluminar las noches. El petróleo era un buen sustituto. El rendimiento entendido como energía recobrada por energía invertida para obtenerla era, al principio, cercano a 100, pues se encontraba a solo unos metros bajo la superficie.

Se consolidó esa segunda revolución.

Comienza la tercera revolución energética

La riqueza actual de la sociedad humana es inimaginable, y toda ella deriva de la disponibilidad de energía de alto rendimiento. Como he dicho más arriba, una parte de esa energía se almacena y se incorpora, de forma que la riqueza aumenta con cada segundo de tiempo que pasa.

Como con la agricultura, la energía del carbón, petróleo y gas depende de la geografía. Aunque se obtiene de zonas de almacenamiento concentrado, hay pocas de ellas.

Estamos entrando, pero a trompicones, en la tercera revolución energética. Como en la primera, la energía que podemos capturar deriva de los 0,8 kW de energía solar que caen en un metro cuadrado de superficie entre las dos líneas de los trópicos, y menos fuera de ellas.

Pero hoy no dependemos de la bajísima eficiencia de la fotosíntesis de las plantas, ni necesitamos suelo fértil ni agua para capturar esa energía.

Podemos poner celdas solares, centrales termosolares y aprovechar las corrientes de aire creadas por esa energía solar, en cualquier metro cuadrado de suelo o de agua del planeta, en los desiertos, en las montañas, en los mares.

Hoy los rendimientos estándar en la conversión de energía solar a electricidad en las celdas solares están entre el 20 y el 30 %, 6 horas diarias, todo el año, y en toda la superficie del planeta. Un cálculo rápido da, teniendo en cuenta la superficie de la Tierra solo entre los paralelos 50 ⁰S a 50 ⁰N, 0,25 trillones de kWh.

El consumo de energía en 2018 ha sido de 0,00016 trillones de kWh.

Si ponemos solo la mitad de la superficie del planeta que hay entre los paralelos 50 ⁰S a 50 ⁰N a generar energía a partir de la solar podemos tener 500 veces más energía de la que usamos en la actualidad. 500 veces más riqueza. Es casi imposible imaginar lo que eso significa.

Al dejar atrás la caza y recolección multiplicamos por 3 nuestra riqueza y al utilizar la energía solar fósil la multiplicamos por 50. Poner en marcha la captura masiva de energía solar la multiplicará por 500.

¡Es difícil entender a qué estamos esperando!

Por Antonio Ruiz de Elvira Serra, Catedrático de Física Aplicada, Universidad de Alcalá

Publicado originalmente por The Conversation