Cambio del Modelo Energético: una necesidad ineludible.

Falta la revolución energética que democratice la gestión de la energía.
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martes, 11 de agosto de 2015

Entropía y el Camino del Sol.


 
Queridos lectores,

La Asociación Nacional de Productores de Energía Fotovoltaica, (Anpier),  está organizando una campaña  de concientización y movilización en defensa y en favor de las energía renovables llamada Camino del Sol. La acción busca un movimiento pacífico hacia un modelo sostenible basado en las energías renovables, pero requiere también de una transición rápida hacia otro modelo energético y sobre todo en la gestión y uso que se hace de la energía o de la capacidad de realizar un trabajo. Movilización que ya ha sido apoyada por varias organizaciones  y personas firmando el Manifiesto #CaminoDelSol.
 
Los 10 puntos del Manifiesto son los siguientes:

1.- Queremos un nuevo modelo energético fundamentado en las energías renovables, el ahorro y la eficiencia energética, sobre un plan programado de abandono de los combustibles fósiles.

2.- Queremos que la política energética de este País pase a ser una verdadera política de Estado, consensuada con la sociedad civil, el sector y los territorios.

3.- Queremos un sistema eléctrico asequible, que aporte competitividad y bienestar y no un sistema que genere réditos millonarios para unos pocos a costa de emisiones tóxicas y riesgos de catástrofes nucleares, un modelo que ha convertido en lujo un recurso esencial.

4.- Exigimos que se democratice el acceso a producir energía y que se reconozca el autoconsumo como un derecho.

5.- Queremos una auditoría de los costes del Sistema, para que se conozcan los costes de producción reales de cada una de las tecnologías de generación.

6.- Queremos que se modifiquen de forma inmediata todas las normativas que están destrozando la seguridad jurídica y la confianza en las inversiones en este país.

7.- Queremos que se restituya a los productores de energías renovables los derechos que les otorgaron las Leyes que dieron origen a sus instalaciones.

8.- Pedimos justicia para las 62.000 familias fotovoltaicas que, animadas por el Estado, pusieron sus ahorros e hipotecaron sus propios hogares para desarrollar y generar energías limpias. Ellos han hecho posible un nuevo modelo energético.

9.- Queremos la derogación inmediata del nuevo marco legal retroactivo impuesto para cercenar el desarrollo de las renovables.

10.- Queremos el fin de la dictadura energética que soportamos, exigimos que la energía se democratice y el objetivo de un modelo energético basado 100% en energías Renovables para el año 2050

Sin querer entrar en detalle en el análisis de cada uno de los objetivos del Manifiesto y sus características,  tal como si son o no son realistas, prácticos o tan siquiera alcanzables en su totalidad para la toda la humanidad,  como por ejemplo el objetivo número diez,  por la clara imposibilidad de que el 100% del actual modelo de trabajo, o  su crecimiento exponencial y gestión sean soportados por las energías renovables. Ello es  debido  a la tremenda densidad energética de los combustibles fósiles y en especial del petróleo respecto a las energías renovables, o a que la eficiencia es necesaria pero no suficiente , a la  necesidad de lograr la seguridad alimentaria o por el llamado "peak everything"  
 
 Lo que si es cierto es que estos diez objetivos y la campaña  son necesarios, y están siendo comunicados de manera adecuada, y sólo se lograrán de manera total o parcial por medio de la movilización ciudadana y del apoyo incondicional de los gobiernos y organizaciones, tal como el año pasado se solicitó en el Manifiesto Última llamada.

Pero si quisiéramos buscar una ley universal con la que demostrar la necesidad de los diez objetivos tendríamos que dirigirnos a la física y en concreto al que para muchos físicos es su principio más preciso e importante: el Segundo Principio de la Termodinámica, del que se deriva que nuestra entropía no hace más que crecer, que nos dice entre otras cosas,  la parte de energía que no es capaz de producir trabajo útil.

Prácticamente a estas alturas muy pocos niegan, y en especial pocos científicos lo hacen,  el efecto antropogénico del cambio climático y en especial los efectos negativos que tiene para nuestro entorno y la vida actual el aumento de la temperatura media en la Tierra debido a los gases de efecto invernadero y por la quema de combustibles fósiles.
 
 
 
El último informe del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) establece los motores del flujo de los gases de efecto invernadero, (GEI), concluyendo entre otros aspectos que la emisiones han continuado desde 1970 hasta 2010 siendo los mayores aumentos absolutos en los últimos diez años, que la emisión de CO2 procedente de la quema de combustibles fósiles corresponden al 78% de la emisión total de los gases de efecto invernadero y alrededor de la mitad de las emisiones totales se han producido en los últimos cuarenta años.
 
Un informe del IPCC más detallado puede encontrarse en Mitigación del Cambio Climático donde se establece,  como no podría ser de otra manera, que la única manera para frenar el incremento de la temperatura por debajo de 2ºC depende en cualquier escenario,  exclusivamente de acciones antropogénicas.   De no hacer nada la temperatura y el cambio climático con sus efectos negativos para nosotros, (no para la Tierra,  que no corre peligro), seguirá subiendo. Los escenarios para esta reducción de GEI en la atmósfera requieren de acciones en agricultura, gestión de los océanos, selvicultura, la logística, las fuentes de energía primaria, reducción de la quema de carbón, mejoras para la eficiencia, y sobre todo un cambio en el comportamiento en el uso de la energía y en el estilo de vida y la cultura. Todas estas acciones precisan ser tomadas por el  hombre y forzar una reducción de los GEI porque de seguir sin hacer nada, como se ha indicado, de acuerdo al Segundo Principio de la Termodinámica, va a seguir aumentando la entropía y generando  calor como energía inútil para el trabajo y cambiando el clima, aunque a algunos sectores y manera puntual les genere beneficios.
 
Seguro que muchos lectores se van a sorprender cuando afirme que el Sol no nos aporta energía ni calienta la Tierra. 
 
Realmente no dependemos de la energía que proporciona el Sol sino de su baja entropía. Considerando  la energía recibida durante el día desde el Sol en la Tierra y la emitida durante el día y la noche al espacio por la Tierra,  es exactamente la misma, balance neto cero. La diferencia es que la energía recibida desde el Sol es a través de fotones con un espectro de alta energía, y la emitida por la Tierra es con fotones de baja energía en la banda del infrarrojo. La Tierra emite muchos más fotones de los que recibe, aunque el balance energético es cero. Lo que aumenta conforme al Segundo Principio es la entropía, la entropía recibida con los fotones del Sol es menor que la entropía que emite la Tierra. Si no fuera por la acción del hombre debido a la emisión de los GEI se estaría en un equilibrio, con la pequeña aportación del calor interno desde el centro de la Tierra debido a los procesos de desintegración, este calor radiactivo también se emite al espacio. El Sol es nuestra fuente de baja entropía y las plantas y las algas la utilizan en el proceso de fotosíntesis iniciando así  la cadena trófica. 
 
Para evitar, como se está haciendo,  romper este equilibrio y que la temperatura siga aumentando, hay que reducir la quema de los combustibles fósiles, que tienen baja entropía, y emiten  los gases de efecto invernadero que absorben la energía infrarroja,  aumentando la temperatura de la atmósfera al impedir que escapen los fotones infrarrojos, y ello nos perjudica y cambia el clima.
 
Sin ser una solución suficiente, pero si muy necesaria, hay que potenciar la proliferación y uso democrático de las energías renovables y  la movilización propuesta por Anpier y muchas otras organizaciones y personalidades tienen ese objetivo,  porque el Sol es nuestra única reserva sostenible de baja entropía, razón más que suficiente para firmar el Manifiesto #CaminoDelSol. No hay una sola evidencia, del hombre o de otra criatura del universo,  en contra del Segundo Principio de la Termodinámica.
 
Saludos.
            
 Nota: El dibujo de cabecera procede del Origen de la baja entropía del Universo de Roger Penrose
 
 
 

sábado, 24 de septiembre de 2011

No salimos de la crisis porque no entendemos la función exponencial

Albert Einstein “El mayor problema de la Humanidad es que no entiende la Función Exponencial.”





Lo mejor será empezar por un ejemplo real y conocido, vayamos a la Isla de St. Matthew en el mar de Bering, a unos 300km de Alaska continental.

En esta isla nunca hubo renos antes y a alguien se le ocurrió introducirlos ya que vieron que la isla estaba repleta de líquenes abundantes que son el principal alimento de los renos. Perfecto.

Veamos que pasó, evolución de la población de renos.

Año 1944, 29 renos.
Año 1957, 1350 renos.
Año 1963, 6000 renos
Mismo año 1963 en invierno: 41 hembras y un macho estéril.

La desgraciada población de renos probó en sus propias carnes el destructor efecto de la función exponencial en un entorno finito. (Los líquenes, su alimento, no crecían a la misma tasa que los renos, de hecho cada vez tenían menos comida por cabeza)

Una función de números reales E(x) se dice que es del tipo exponencial en base a si tiene la forma:




siendo x números reales.

El físico Al Bartlett describe de manera didáctica y muy clara como se comportan las variables en el tiempo cuando evolucionan de acuerdo a una función exponencial, pero:

¡Ya lo sabemos! Igual que los renos de la Isla de St. Matthew.

La función exponencial define la manera en que crece cualquier variable, como por ejemplo población, asesinatos, pobreza, consumo de petróleo, gas, dinero, etc si están sujetas a una tasa de crecimiento.

Aunque la tasa pueda ser pequeña, por ejemplo 1% anual, y de hecho lo es, veamos que ocurre con la cantidad de la variable sujeta a esta pequeña tasa de crecimiento.

¿Cuanto tiempo tardaríamos en duplicar la población de una ciudad al 1% de tasa de crecimiento? La respuesta es 70 años. Pero y ¿si crece al 5%?, entonces 14 años, y cada catorce años más la población se vuelve a duplicar.

Regla: para saber el tiempo que tarda una variable en duplicarse si crece a una tasa en porcentaje sostenible y constante entonces sólo tenemos que dividir 70 por dicha tasa, (70/r). Esta regla la descubrió en la Edad Media el fraile franciscano Luca Pacioli.

Solo con ver el crecimiento real de la población mundial comprobamos que sigue una función exponencial:

Año 1900 referencia 1650 millones de habitantes.
1950 2518 millones de habitantes +52% vs 1900
2000 6070 millones de habitantes +368% vs 1900
2011 7000 millones de habitantes +424% vs 1900
2100 10.000 millones de habitantes +606% vs 1900 (previsión)

Todo parece normal hasta ahora, aunque sorprende por la rapidez con que las cantidades se duplican sólo con pequeñas tasas anuales, pero también se aplica a la economía, al dinero y a los recursos energéticos necesarios, y aquí es donde viene el problema que en general no se entiende.

Parece razonable aceptar que queramos que la economía mundial crezca, (todos los gobiernos y empresas de los países se lo plantean y también sus habitantes), y de hecho llevamos mas de cien años creciendo desde el inicio de la revolución industrial.

Sea sólo una tasa de crecimiento del 3% anual, cada ¡23 años la economía se duplica! Y para ello se deben duplicar los recursos y la Energia que ese mundo requiere, y en los siguientes 23 años volverá todo a duplicarse. Con la propiedad adicional de que el valor duplicado es mayor que su suma en los periodos anteriores.

Este es el problema: la Tierra es finita y también sus recursos, petróleo, minerales, comida, no pueden estar creciendo a la misma tasa de la demanda debido a que son finitos.

Si no hay recursos disponibles, por ejemplo petróleo, que crezcan al mismo ritmo que las expectativas y endeudamiento futuro, (recursos para pagar las deudas), entonces la terrible función exponencial cambian de dirección drásticamente, el modelo de la curva que encabeza este post es desgraciadamente bastante aproximado. (Los renos lo sufrieron amargamente)

El crecimiento al inicio de revolución industrial fue debido al petróleo como fuente de energía barata y abundante, y hoy todavía sigue siendo insustituible como recurso energético primario, sin alternativa a corto plazo desgraciadamente.



La evolución de la producción de petróleo en el mundo ha sido muy bien estudiada, y su curva exponencial nos ha llevado al Peak Oil. Su producción ya no puede crecer estando estabilizada desde 2005, pero con unos costos de extracción cada vez mas altos.

Toda la deuda amortizable a futuro, que depende de esta Energia para crecer y generar riqueza está como estamos viendo en peligro.

Al menos hace diez años deberíamos haber entendido como nos dice la Física lo que significa disponer de recursos finitos y utilizarlos en sistemas que crecen de acuerdo a una función exponencial.

Más información
Comic la Isla St. Matthew
The Essential Exponential! For the Future of Our Planet - a book by Albert A. Bartlett
The Oil Crash

viernes, 16 de septiembre de 2011

Crisis Energética - El Corio de Fukushima





Si no ocurre un incidente adicional imprevisto, sólo en Enero del 2012 los reactores 1,2 y 3 estarán enfriados y se pasará a otra fase en el control y "normalización" de los efectos provocados por el accidente nuclear de Fukushima

El culpable de que se tarde tanto tiempo y de la incertidumbre de saber como están los recintos de contención la tiene el "corio" que solo se produce en casos de accidentes nucleares graves o en pequeñas cantidades en laboratorio.

Para conocer detalles del corio y sus comportamiento ver el artículo Crisis Energética. El Corio de Fukushima

...El Corio es un magma resultado de la fusión de los elementos del corazón de un reactor nuclear. Está constituido principalmente del combustible nuclear, Uranio y Plutonio, del material (zirconio) de las paredes de las barras que contienen el combustible y de diversos elementos del reactor con los que va entrando en contacto como tuberías, soportes metálicos, cemento y barras. El término Corio es un neologismo formado por la raíz “core” (por corazón en inglés), seguido del sufijo io (ium, en francés) presente en el nombre de varios elementos radioactivos...

..Cada pastilla de combustible tiene el tamaño de un cubo de azúcar, dentro de ella existe la energía equivalente de una tonelada de carbón. Para el caso de Fukushima, la cantidad de pastillas que se presume se fundieron, es de alrededor de 33 millones, debido a que dentro del reactor 1 habían 400 conjuntos de 63 barras cada uno, (cada barra contiene unas 360 pastillas) y en los reactores 2 y 3 548 conjuntos de 63 barras cada uno. En Fukushima está en juego la potencia energética de alrededor de 33 millones de pastillas de combustible nuclear, es decir, unas 33 millones de toneladas de carbón. Está claro que el Corio puede generar una enorme cantidad de calor en total autonomía...

original Crisis Energética.

Mas información sobre accidentes nucleares.

Tabla de clasificación de accidentes nucleares.
¿Pueden hacerse estadísticas de los accidentes nucleares?
¿Por qué son tan valiosas las barras de combustible nuclear gastadas?
Plutonio, combustible de ensueño. Hamaoka

sábado, 6 de agosto de 2011

Prevenir lo que no podemos curar. No hay que olvidar las lecciones de los accidentes nucleares y carrera armamentista.


Después de 66 años del inicio de la carrera armamentista y de dos accidentes nucleares muy graves en 25 años, Chernóbil y Fukushima , la organización galardonada en el año 1985 con el Premio Nóbel de la Paz Physicians for Social Responsability, PSR realizó en Abril de este año una serie de conferencias de prensa y campañas llamando a no perder la oportunidad de las lecciones aprendidas.

Desgraciadamente adelantaron en el caso del accidente de Marzo en  Fukushima su gravedad,  tal como hoy estamos viendo a través de las últimas noticias.

Prevenir lo que no podemos curar.

PSR quiere ser una voz para velar por la salud pública y trabajar para prevenir la prolifiración de las armas nucleares, detener, reducir el calentamiento global y la degradación tóxica del medio ambiente.

En Abril de 2011 PSR dió  una serie de conferencias sobre radición nuclear y sus efectos en la población, niños, zonas de evacuación  y los accidentes de Chernóbil y Fukushima. Desgraciadamente adelantaron la gravedad de la situación que hoy estamos viendo en Fukushima, con medidas de radiación al máximo del rango de los detectores,  10+ Sierverts por hora, el 2 de Agosto, y que después del accidente en Marzo este se minimizaba en cuanto a la definición de las zonas de evacuación, valor de la radiación emitida y su riesgo potencial.

La grabación de las conferencias está en Inglés y son extensas, casi una hora, pero en las mismas se mencionan enseñanzas y medidas preventivas para mitigar los efectos de los accidentes relacionados con la radición nuclear, sus efectos en los niños y población y evitar su repetición.



Mas información:

No está en portadas. 66 Aniversario de los bombardeos atómicos sobre Hiroshima y Nagasaki.
Plutonio combustible de ensueño. Hamaoka

¿Por qué son tan valiosas las barras de combustible nuclear?

¿Por qué se utiliza y produce Plutonio?

25 años después, las sombras de Chernóbil

lunes, 11 de julio de 2011

¿Sabremos pronto porque estamos hechos de materia en lugar de antimateria, o porque somos como somos?


Nosotros y el universo observable estamos hechos de materia en lugar de antimateria.
Todavía la Fisica no es capaz de explicar el porqué es así. Deberia haber simetría entre materia y antimateria o no deberíamos estar aquí después del Big Bang.

En Física el Modelo Estándar de Fisica de Partículas es una teoría consistente que describe correctamente las interacciones fundamentales de las partículas que constituyen la materia. Incluye las interacciones fundamentales de la naturaleza, excepto la gravedad, habiendo hasta la fecha superado pruebas y predicciones en experimentos en laboratorio y observaciones.

La fuerza electromagnética: Transmitida por fotones. La sufren todas las partículas con carga eléctrica.
La fuerza nuclear débil: Responsable, por ejemplo, de la desintegración ß.
La fuerza nuclear fuerte: Actúa entre quarks y es la responsable de que éstos permanezcan unidos formando nucleones, así como de que los nucleones no se dispersen en los núcleos atómicos.

Para ser realmente una teoría completa le falta completar tres aspectos que no explica:

i) Precisa del cálculo o medida al margen de la Teoría de muchas
constantes físicas fundamentales
o parámetros libres.

ii) No es capaz de describir la fuerza de la gravedad. Es capaz de describir tres interacciones fundamentales, fuerte, débil y electromagnética. Pero no como se ha dicho la interacción gravitatoria.

iii)El Modelo Estándar considera que materia y antimateria son simétricas, sin embargo, por ello estamos aquí tal como somos, la materia debió de tener ventaja justo después del Big Bang.

¿Cuál fue esta ventaja de la materia y por qué la tuvo?

Sin embargo se ha dado un paso importante para entender o resolver la ineficiencia iii) anterior, y saber el porque hay mas materia que antimateria.

Los investigadores alemanes en la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU) y el Instituto Helmholtz Mainz (HIM), junto con físicos del Instituto Max Planck para Física Nuclear en Heidelberg y el Centro Helmholtz de GSI para la Investigación de Iones Pesados ​​en Darmstadt han sido capaces de medir el momento angular, o spin cuantico de un solo Protón aislado.



El resultado es un gran paso adelante en el esfuerzo por medir directamente las propiedades magnéticas de los protones con mucha precisión. El principio de medición se basa en la observación de un solo protón almacenado en una trampa de partículas electromagnéticas.
Como también va a ser posible observar un anti-protón con el mismo método, tendremos la posibilidad para una explicación del desequilibrio materia-antimateria en el universo y podríamos encontrar la razón de porque somos de materia.
Es esencial ser capaz de comprender en detalle la antimateria, si hemos de entender por qué la materia y la antimateria no se anularon entre sí después del Big Bang que no es otra cosa que conocer el porqué y cómo el universo comenzó a existir en realidad.
El protón tiene un momento angular intrínseco o espín, al igual que otras partículas. Es como un diminuto imán, sin embargo, la detección de la rotación de protones ha sido un gran desafío. Mientras que los momentos magnéticos del electrón y su antipartícula, el positrón, se miden y comparan desde la década de 1980, el del protón no se habia logrado hasta ahora.



"Durante mucho tiempo hemos sido conscientes del momento magnético del protón, pero hasta ahora no habíamos observado directamente el de un solo protón, pues sólo conocíamos el de conjuntos de partículas", comenta Stefan Ulmer, un miembro del grupo de trabajo dirigido por el profesor Dr. Jochen Walz del Instituto de Física de la Universidad de Mainz.

El verdadero problema es que el momento magnético del protón es 660 veces más pequeño que el del electrón, lo que significa que es mucho más difícil de detectar. El equipo de investigación y sus colaboradores ha necesitado de cinco años para preparar un experimento que fuera lo suficientemente preciso como para pasar la prueba crucial.

"Por fin hemos visto con éxito la detección de la dirección del giro de un solo protón atrapado", dice un exultante Ulmer, de la Escuela Internacional Max Planck de Investigacion para la Dinámica Cuántica en Heidelberg. Esto abre el camino para dirigir mediciones de alta precisión de los momentos magnéticos del protón y el anti-protón. Este último es probable que se realizarán en el CERN, el laboratorio europeo de física de partículas en Ginebra, o en FLAIR / GSI en Darmstadt.
El momento magnético de la anti-protón en la actualidad sólo se conoce con tres decimales. El método utilizado en los laboratorios en Mainz asegura un millón de veces más precisión en la medición y debe representar una nueva prueba para comprobar la sensibilidad de la simetría materia-antimateria.

Esta primera observación de los saltos de espín cuántico de un solo protón ha sido un hito crucial en la consecución de este objetivo.




La simetría materia-antimateria es como se ha dicho uno de los pilares del modelo estándar de física de partículas elementales. Según este modelo, las partículas y antipartículas se comportan de forma idéntica una vez que las inversiones de la carga, paridad y el tiempo - conocido como Simetría CPT - se aplican simultáneamente:

Conjugación de carga (C).Todas las partículas se substituyen por sus correspondientes antipartículas.
Inversión de paridad (P). Se invierte la paridad espacial de proceso (esto tiene que ver con el intercambio de derecha e izquierda, y con el cambio en el espin de las partículas).
Inversión temporal (T). Se invierte el sentido del tiempo.

Solo medidas de gran precisión en las comparaciones de las propiedades fundamentales de las partículas y antipartículas van a hacer que sea posible determinar con precisión si este comportamiento simétrico ocurre realmente en la naturaleza y pueda servir de base para las teorías que vayan más allá del Modelo Estándar.

Suponiendo que la diferencia entre los momentos magnéticos de los protones y anti-protones pueda ser detectado, estaremos en los albores de una "nueva física".

De nuevo estamos quizá a las puertas de cambiar el paradigma.


Mas información

Articulo fuente original: Magnetic properties of a single proton directly observed for the first time

Otros cambios de paradigma: La energía oscura: ¿cómo ha cambiado el paradigma? Nueva concepción del universo.

Búsqueda de la existencia del Bosón de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones.

domingo, 3 de julio de 2011

Como se crean las auroras boreales. Fantástico video. Hay que verlo.




El Departamento de Física de la Universidad de Oslo ha elaborado un precioso y didáctico video de divulgación donde puede verse el proceso que produce en la Tierra las Auroras Boreales.
Vemos que ocurre desde el centro del Sol, hasta que el plasma es atrapado en su viaje espacial por el campo magnético de la Tierra

aquí esta el video:

The Aurora Borealis