Cuando se habla de gestión y eficiencia energética se hace referencia a la cantidad de energía que se necesita para llevar a cabo determinada tarea versus la energía total disponible en nuestro planeta. Es obtener el máximo rendimiento con el menor consumo posible de los recursos naturales que se estén utilizando para tal caso.
La guerra entre Ucrania y Rusia en 2022 causó –entre muchas catástrofes- una crisis energética que afectó a muchos países, en especial de Europa Central. Alemania, por ejemplo, importaba el 55 % de gas de Rusia (BBC Mundo), siendo Rusia el segundo productor y principal exportador de gas natural y uno de los tres mayores productores de crudo del mundo según ONU Mujeres. Debido al desabastecimiento y al momento crítico que esto generó, la Unión Europea se vio obligada a buscar otras alternativas energéticas para cumplir la demanda y acelerar la transición a energías más limpias.
Este es un ejemplo de cómo una situación extrema sacudió a un continente en una búsqueda de acciones inmediatas para acceder a otras alternativas energéticas capaces de suplir la demanda de sus habitantes.
La gestión y el ahorro energético desempeñan un papel fundamental hacia el futuro sostenible de las naciones. La eficiencia energética se convierte en una herramienta clave para menguar el consumo de recursos naturales y las emisiones de gases de efecto invernadero. Por medio de la gestión adecuada de la energía, es posible optimizar los sistemas de iluminación, calefacción, refrigeración y transporte, tanto en el ámbito doméstico como industrial. Además, no solo representan un ahorro económico, sino también un compromiso con la preservación del planeta y la creación de un futuro más sostenible.
Qué son los combustibles fósiles y por qué los usamos
Los combustibles fósiles vienen de organismos prehistóricos que quedaron enterrados hace millones de años y pasaron por un proceso de transformación hasta descomponerse y formar lo que conocemos como petróleo, gas natural y carbón. Todos estos recursos, debido a su formación química, son muy altos en energía por sus compuestos de carbono e hidrógeno, lo que facilita que sean buenos para la combustión, pero, al ser orgánicos y ricos en carbono, cuando se queman se producen gases como el dióxido de carbono (CO2) o el metano –que es el principal componente del gas natural–.
El metano no se genera, sino que se libera; por ejemplo, cuando se transporta gas natural muchas veces hay fugas y se expande a la atmósfera; o si el petróleo se quema en un motor a gasolina de cualquier máquina, su combustión genera CO2. Esos gases se acumulan en la atmósfera, bloquean la energía del sol y no la dejan salir, quedándose retenida en la Tierra, lo que genera un aumento en la temperatura del planeta.
Durante la Revolución Industrial, en la segunda mitad del siglo XVIII, toda la tecnología que se desarrolló se basó en combustibles fósiles; maquinaria, transporte, calefacción. Primero se comenzó a explotar el carbón dado que era una fuente fácil de conseguir; más tarde se creó un sistema de energía cimentado en combustibles fósiles, lo que llevó a que primaran sobre fuentes de generación de energías renovables o limpias. Estas provienen de fuentes naturales que llegan a reponerse más rápido de lo que pueden consumirse. Ejemplos de estas son la energía solar, eólica, geotérmica, hidroeléctrica, oceánica y bioenergía.
«Ya tenemos la tecnología necesaria para cambiar la fuente principal de nuestra energía; no para hacerlo del todo, pero sí para que sea mucho menos dependiente de los combustibles fósiles. Tenemos la capacidad de extraer energía del sol, del viento, de la tierra, del agua, pues otro problema de los combustibles fósiles es que se acaban; las reservas de petróleo y de gas son finitas», explica Amalia Llano, MSc Earth Sciences e investigadora de Global Energy Monitor, empresa que monitorea el panorama global y realiza bases de datos abiertas para que las personas puedan acceder a información sobre infraestructura energética. Según la investigadora, no es necesario buscar más campos petroleros o de carbón. «Ya tenemos los suficientes. Lo que debemos hacer es tratar de depender menos de ellos y, en la medida de lo posible, erradicar nuestra necesidad de combustibles fósiles para, cuando sí sea necesario, hacer que todo sea más eficiente, como los motores y los procesos en sí», señaló.
El impulso de la eficiencia energética es fundamental para abordar los desafíos relacionados con el cambio climático y la sostenibilidad, ya que ayuda a reducir la demanda de recursos energéticos, disminuye las emisiones de gases de efecto invernadero y puede generar ahorros económicos a largo plazo. Además, contribuye a la seguridad energética al reducir la dependencia de fuentes de energía no renovable y a promover un uso más inteligente y razonable de los recursos disponibles.
Avances en gestión y ahorro energético
La Agencia Internacional de Energía (IEA), en el informe Escenario de Cero Emisiones Netas para 2050, más conocido como NZE (Net Zero Emissions by 2050 Scenario), informó que «el aumento de las energías renovables, la mejora de la eficiencia energética, la reducción de las emisiones de metano y el aumento de la electrificación con las tecnologías disponibles hoy en día generan más del 80 % de las reducciones de emisiones necesarias para 2030», y añade que «la ampliación de la energía limpia es el principal factor después de una disminución de la demanda de combustibles fósiles de más del 25 % para esta década».
Según una publicación del Banco Interamericano de Desarrollo (BID), Economic Commission for Latin America and the Caribbean (ECLAC) y la Organización Latinoamericana de Energía (OLADE), en materia de eficiencia energética los países de América Latina y el Caribe (ALC) presentan situaciones muy dispares. Mientras México y Brasil están implementando exitosos programas de eficiencia energética, consolidando sus marcos institucionales y regulatorios, casi todos los demás países avanzan a paso lento. Sin embargo, según el documento, casi toda América Latina y el Caribe han tenido progresos, ya sea en el fortalecimiento del marco legal (leyes, creación de agencias o entidades regulatorias) o en la incorporación de planes de eficiencia energética al proceso de planificación general del sector.
Según el Departamento Nacional de Planeación de Colombia, en 2019, el país «se unió a la Coalición de Transición Energética donde nueve países establecieron la meta de alcanzar el 70 % de penetración de renovables en América Latina para 2030; y ese mismo año se integró a la coalición Three Percent Club junto con 15 países, gobiernos, empresas e instituciones comprometidos con mejorar 3 % cada año la eficiencia energética».
Juan Miguel Gallego, el subdirector general de Prospectiva y Desarrollo Nacional del Departamento Nacional de Planeación (DNP), realizó en noviembre de 2023 un balance sobre cómo va Colombia en cuestión del cumplimiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible en el que alertó sobre un déficit en el financiamiento; Gallego afirma que el país deberá hacer grandes esfuerzos para enfocar los recursos en proyectos estratégicos que mitiguen la deforestación y el ahorro energético. También señaló la importancia de realizar una transición energética justa en el área de transporte público y de carga.
Según el informe Eficiencia energética en América Latina y el Caribe: avances y oportunidades del BID, ECLAC y OLADE; Colombia:
- Tuvo una reducción de 5.49 % en el gasto energético hasta 2022 con respecto a 2017 en el sector transporte.
- Obtuvo un descenso de 1.71 % en la utilización de energía entre 2017 y 2022 en el sector industrial.
- Redujo 1.13 % el consumo energético entre 2017 y 2022 en el sector comercial y servicios.
Dentro de sus normas o plan de desarrollo, cada país tiene unas medidas y metas en eficiencia energética relacionadas con los Objetivos de Desarrollo Sostenible, a las cuales deben ceñirse sectores como el industrial, el comercial, el residencial y de transporte, pero que otras entidades como instituciones educativas hacen la labor de aportar desde la investigación y la acción a que estos fines se cumplan.
Un ejemplo de ello son los esfuerzos que se realizan en la Institución Universitaria Pascual Bravo para avanzar en el objetivo global de ahorro energético a partir de varias investigaciones. Por ejemplo, el proyecto de Sistema de combustión en lecho poroso y combustión turbulenta apunta a reducir el consumo de combustible en equipos industriales de hornos de cocción de alimentos, secado y tratamientos térmicos de baja temperatura hasta en un 30 %. Este proceso es compatible con diversos combustibles gaseosos, incluyendo gas natural, propano y biogás.
Dicha iniciativa, realizada bajo la guía de Luis Carlos Olmos, investigador titular del proyecto y docente del Pascual Bravo, se ejecuta en conjunto con la Institución Universitaria ITM, en la que se aborda el desafío de los altos costos asociados al uso de combustibles gaseosos en este tipo de hornos. Además, mejora la eficiencia de calentamiento entre 10 % y 25 % en comparación con tecnologías convencionales, haciendo una distribución uniforme del calor y reduciendo las emisiones de gases de efecto invernadero en un 30 %.
El nicho de esta iniciativa se encuentra en empresas fabricantes o comercializadoras de equipos de calentamiento de baja temperatura en industrias de alimentos, cerámicas, metalmecánicas o agroindustriales y actualmente está siendo implementada en la fábrica Noel. «De este proyecto, creamos una patente llamada Sistema de lecho poroso y combustión turbulenta. Está registrada en Colombia, Brasil y Chile con una TRL 4 (la Technology Readiness Level o Escala de Madurez Tecnológica es la medida que se usa para describir el estado de desarrollo de una tecnología determinada). La alianza que tenemos con Noel es para subirle la TRL llevándola a un ambiente real; un nivel industrial y ya no solo de laboratorio. Con dicha patente estamos adaptando este sistema en uno de los hornos de la empresa para el proceso de calentamiento», señala Olmos, quien se desempeña en las áreas de ciencias térmicas, diseño mecánico y mecánica computacional.
El proyecto con Noel está en etapa de adaptación tecnológica donde existe un diseño del quemador ajustado al proceso de la fábrica; «para llegar a este punto fueron necesarias varias pruebas de laboratorio que nos permitieron analizar otras variables que se deben tener en cuenta a la hora de transferir esta tecnología», puntualizó Luis Carlos.
En esta investigación también participó Anderson Gallego, MEng. en Gestión Energética Industrial, docente del Pascual Bravo, quien ahora está enfocado en otros proyectos de eficiencia energética, calidad de la energía y reducción de emisiones contaminantes para el medio ambiente como el proyecto titulado Influencia del efecto combinado de gas natural y de nanomateriales carbonosos en diésel comercial sobre un motor de encendido por compresión operando en modo dual, donde se involucra la utilización de aditivos para combustibles con el uso de gas natural para una reducción de emisiones: «La molécula de gas natural, a comparación de las de diésel o de gasolina en algunos casos, son menos contaminantes porque generan menos CO2. Entonces lo que se quiere no es sólo aplicar estos aditivos al gas natural, sino crear una combinación de gas natural con diésel, haciendo un reemplazo y reduciendo las emisiones de dióxido de carbono que es el principal causante del efecto invernadero. Estas condiciones se analizan desde perspectivas mecánicas, energéticas y ambientales», afirma Gallego.
Según Gallego, la segunda etapa de la investigación involucra la adición de nanomateriales carbonosos que aumentan la reactividad del combustible, lo cual disminuye las emisiones contaminantes y mejora el tiempo para que la combustión, en cuestión de milisegundos, sea más eficiente, lo que permite que se oxide más rápido el combustible sin dar tiempo a la formación de contaminantes más peligrosos que el CO2, puesto que hay emisiones como los hidrocarburos sin quemar (HC) que cuentan con un potencial de efecto invernadero 25 veces mayor que el del CO2.
Cabe resaltar lo valioso de los esfuerzos en conjunto en aras de mitigar el impacto ambiental por medio de investigaciones y proyectos en los que se unen instituciones y empresas, como el ITM y Noel, y en esta última, la Universidad de Antioquia, quien facilita un camión NHR de Chevrolet con el que realizan las pruebas en el banco dinamométrico de la I. U. Pascual Bravo –que, básicamente, es un conjunto de rodillo en el que se sube el vehículo y se simulan condiciones de trabajo que padecería el vehículo en un entorno real de conducción – y bajo la guía del ITM, institución encargada de la supervisión de reactivos y combustibles.
Según Olmos, por lo general, en Colombia los procesos industriales son adaptaciones tecnológicas de desarrollos de otros países que caducan con rapidez. Por ello, las investigaciones y avances que surgen desde las instituciones educativas, enfocados en mejorar u optimizar estos procesos, son tan valiosos puesto que responden a tendencias mundiales y permiten que los investigadores estén actualizados en ciencia y en tecnología para brindar a los estudiantes conocimiento de punta, comprometido con la reducción de la huella de carbono, y marcando un impacto positivo para toda la sociedad.
