Francia... pionera en el uso industrial de la energía solar
Por el corresponsal de “¡Despertad!” en Francia
HASTA la mitad del siglo pasado e hombre quemó madera para satisfacer la mayor parte de sus necesidades de combustible y energía. Pero con la llegada de la era industrial, se requirió cada vez más energía para accionar el creciente número de máquinas. Así, comenzó a utilizarse el carbón en amplia escala. De hecho, para 1910 tres cuartas partes de las necesidades de energía de la humanidad se satisfacían por medio de carbón.
Alrededor de 1859 comenzó a usarse otro tipo de combustible fósil, el petróleo mineral. Habría de tener más usos industriales que los que el carbón jamás tuvo. La invención del motor de combustión interna incrementó el desarrollo y perfeccionamiento de vehículos motorizados de toda clase, como automóviles, camiones y aeronaves.
El creciente uso industrial del carbón y el petróleo han desempeñado una parte decisiva en la contaminación de la Tierra. Esto se debe a que estos combustibles no se queman completamente. Liberan a la atmósfera grandes concentraciones de gases —monóxido de carbono y óxidos nítricos y óxidos sulfúricos— así como partículas sólidas.
Como sucede con otros países industriales, la contaminación está aumentando en Francia. Durante los trabajos de restauración del Louvre de París, se halló que la obra de mampostería había sufrido considerablemente debido a los efectos corrosivos de la contaminación atmosférica. Algunos bloques de piedra habían perdido siete centímetros de su espesor original. ¡Hoy día la corrosión está consumiendo la mampostería a una velocidad de tres milímetros al año, 100 veces más rápidamente que a principios del siglo!
En años recientes se ha introducido la energía nuclear como un posible reemplazo del petróleo. Sin embargo, su uso industrial produce muchas dificultades. Entre otras cosas está el riesgo de contaminación radiactiva que podría sobrevenir después de un accidente. Además, la energía nuclear presenta un peligro potencial para la ecología. Se teme que, a medida que las estaciones de energía nuclear se hagan más numerosas, los ríos y los lagos serán arruinados por la contaminación termal. Esto se debe a que, a fin de enfriar su mecanismo, la estación de energía nuclear extrae enormes cantidades de agua fría de algún río o lago cercano. Después, el agua calentada se devuelve a su fuente. Cuando se eleva la temperatura de un lago o de un rió, se reduce la cantidad de oxígeno del agua. Esto no solo mata a los peces, sino que fomenta el crecimiento de las algas, que también consumen oxígeno al descomponerse.
Estos hechos perturbadores recalcan la necesidad de hallar fuentes de energía libres de contaminación. El Sol mismo satisface este requisito con exactitud. La energía solar, aunque es intermitente y está diluida, se distribuye tan generosamente sobre la superficie de la Tierra que cada kilómetro cuadrado recibe varios millones de kilovatios-horas al día. Este tipo de energía es naturalmente abundante, lo cual explica por qué varios países, entre éstos Francia, han sido pioneros en emprender el uso industrial de la energía solar.
Cómo explotan la energía solar
Durante una visita a París en octubre de 1774, el químico inglés Joseph Priestley le habló al químico francés Antoine Lavoisier acerca de un experimento durante el cual él había calentado óxido mercúrico concentrando la energía solar por medio de una lente poderosa. Lavoisier repitió el experimento y concluyó que el aire atmosférico es una mezcla principal de dos gases distintos, que él llamó “aire vital” (oxígeno) y “aire no vital” (nitrógeno). Así, allá en el siglo XVIII fue posible producir altas temperaturas utilizando la radiación solar.
Por décadas los investigadores del C.N.R.S. o Centro Nacional de Investigaciones Científicas han seguido las huellas de Lavoisier. En 1946 en Meudón, en los suburbios de París, se puso en función el primer horno solar y se hicieron diferentes experimentos a altas temperaturas (3.000 grados centígrados).
Sin embargo, como resultado de la investigación efectuada en sencillos prototipos de horno desde 1949 en Mont Louis, en los Pirineos franceses, al fin se desarrolló o perfeccionó el horno solar de Odeillo. Después de un largo período de perfeccionamiento y de ajustes, al fin entró en funcionamiento el horno en 1970. Hoy día Francia tiene un gran horno solar en Font-Romeu-Odeillo-Via, cerca de Mont Louis, a unos 1.600 metros de altitud. Esta hermosa región montañosa disfruta de una cantidad excepcional de luz solar, lo cual le permite a este horno de 1.000 kilovatios alcanzar una temperatura de 3.800 grados centígrados.
Se pueden usar varios métodos para captar la radiación solar, como los paneles de vidrio, que, basándose en el principio de un invernadero, fácilmente pueden generar temperaturas que llegan a los 100 grados centígrados... el punto de ebullición del agua. Este método se usa en su mayor parte para propósitos domésticos, como para dar calefacción a las casas y calentar y destilar agua. Si se requieren temperaturas más altas es preciso concentrar los rayos que vienen directamente del Sol por medio de un artefacto óptico apropiado.
Mientras más alta sea la temperatura que se desea en el punto en que convergen los rayos (el foco), más fuerte tiene que ser la concentración. El concentrar decenas de miles de reflexiones de la misma fuente focal en una zona pequeña no es una tarea fácil, debido al movimiento de la Tierra alrededor del Sol. Sin embargo, la dificultad ha sido vencida en el horno solar de Odeillo, el cual superimpone más de 20.000 imágenes sobre el foco. Este sobresaliente resultado es el fruto de una larga investigación.
El horno solar
Básicamente el horno solar de Odeillo consiste de tres elementos diferentes: (1) espejos planos, (2) un gran reflector parabólico y (3) una torre que aloja el punto focal. Como se indica en el diagrama acompañante, los rayos solares dan sobre los espejos planos y son reflejados al reflector parabólico, el cual, a su vez, los enfoca en el punto focal que está frente a él en la torre.
Los 63 espejos planos móviles, cada uno de los cuales está compuesto de 180 paneles planos de vidrio, están dispuestos en hileras a lo largo de ocho niveles. Cada uno de ellos mide 45 metros cuadrados, en hileras alternadas, a fin de evitar sombra alguna en el haz de rayos que se dirige hacia el reflector parabólico. Debido a la rotación de la Tierra, la posición del Sol en nuestro cielo cambia constantemente. Sin embargo, cada espejo plano puede seguir el Sol en su viaje incesante por medio de artefactos de rastreo ópticos y electrónicos. Los movimientos envueltos de parte de los espejos se logran por medio de gatos hidráulicos.
Apoyado por una estructura de hormigón de 40 metros de alto y 54 metros de ancho, el gran reflector parabólico inmóvil está compuesto de 9.500 espejos, cada uno de los cuales mide 45 centímetros. Por medios mecánicos, fue preciso encorvar, orientar y ajustar cada faceta de este espejo gigante, a fin de obtener el máximo de concentración en el foco. Como ya se ha declarado, el reflector parabólico recibe la radiación solar por medio de los 63 espejos planos móviles.
Todos los rayos del reflector parabólico convergen en el foco. Este está alojado en una torre a 18 metros de distancia del reflector. El punto focal resultante es de aproximadamente 40 centímetros de diámetro. La energía concentrada en este punto elíptico equivale a 1.000 kilovatios. La alta concentración hace posible alcanzar una temperatura de 3.800 grados centígrados. Es en este punto de alta intensidad de calor donde se disponen los diferentes artefactos experimentales.
Ventajas del horno solar
El horno solar ofrece ventajas significativas sobre otros tipos de hornos. El siguiente fragmento de una publicación del C.N.R.S. recalca una de sus características esenciales: “En la investigación básica los hornos solares constituyen un medio excepcional de llevar a cabo experimentos que requieren temperaturas entre 1.000 y 3.800 grados centígrados en condiciones de extrema pureza.” Esto se debe a que el horno solar permite trabajar a altas temperaturas por medio de concentrar los rayos solares en los materiales que van a ser procesados, en vez de derretirlos en un crisol, lo cual a menudo sucede en los hornos eléctricos de alta frecuencia.
Con el horno solar de Odeillo es fácil derretir óxidos refractantes, es decir, óxidos que solo se derriten a temperaturas sumamente elevadas (de más de 2.000 grados centígrados), así como aleaciones metálicas especiales, las cuales, también, son refractarias.
Los hornos solares también son sumamente convenientes para usar. Se les puede poner en funcionamiento rápida y sencillamente. Además, no tienen desventajas como el bombardeo de electrones que ocurre en ciertos sistemas de calefacción que exigen que los materiales se procesen en el vacío. Finalmente —y esto está lejos de ser insignificante— la energía térmica disponible en Odeillo se obtiene casi sin costo alguno de operación.
La estación de energía solar
Se alcanzó un hito en el campo de la energía solar el 19 de diciembre de 1976, cuando, por primera vez, una estación solar de energía dinámica suplió la electricidad al sistema nacional de energía eléctrica de Francia.
Dicho sencillamente, la central de energía solar experimental funciona de la siguiente manera: La temperatura de un fluido termal llamado “gilotermo” se eleva a 335 grados centígrados en una caldera colocada sobre el foco del complejo de Odeillo. Por medio de una unidad de almacén y tres unidades de cambio, este fluido suministra vapor a una temperatura de 270 grados centígrados. El vapor entonces impulsa un alternador de turbina, produciendo electricidad.
Cerca de Marsellas, al sur de Francia, se están efectuando pruebas con diferentes tipos de espejos. Después de servir de pionera en este campo, Francia está considerando establecer un prototipo de un-megavatio y se propone lograr uno de 10 megavatios para el año 1980.
Aplicaciones futuras de la energía solar
El periódico francés Le Monde recalca el inmenso campo de aplicación de la energía solar para el uso industrial con los siguientes términos: “La energía solar, difusa y barata, parece adaptarse muy bien a las necesidades de los países menos desarrollados. . . . Parece particularmente apropiada para el bombeo de agua a zonas aisladas. En la América Latina y África, las necesidades de agua de varias aldeas actualmente se satisfacen por medio de estaciones de bombeo que usan artefactos [solares] sencillos y confiables que en su mayor parte pueden hacerse en la localidad, y que cada vez se hacen más competitivos, en comparación con los que se apoyan, como hace la mayoría, en motores Diesel.”
Francia ha firmado acuerdos de cooperación solar con Brasil, Irán, Egipto y Algeria. Como se notó en la revista L’Express: “Por primera vez, los países meridionales están en ventaja, pues es aquí donde la energía solar puede aplicarse primero y mejorar su poder de competencia antes de conquistar al brumoso norte industrializado.”
Naciones árabes, como Arabia Saudita, quieren cooperar en la investigación de la energía solar. La tecnología francesa está en posición de responder a las propuestas de la Arabia Saudita, pues, según M. Jean-Claude Colli, delegado francés al Departamento de Nuevas Fuentes de Energía, “Actualmente [Francia es] casi la única nación que ofrece plantas solares de energía eléctrica para operación inmediata.”
En 1978 el presupuesto francés para nuevas fuentes de energía se elevó pronunciadamente. Los gastos de energía solar aumentaron al doble. Esos esfuerzos muestran que los problemas se pueden resolver progresivamente por medio del uso prudente de fuentes de energía limpia, como el Sol, el viento, el agua corriente y las mareas del océano. El hombre en realidad no tiene que ‘arruinar la tierra’ para satisfacer sus crecientes necesidades de energía.—Rev. 11:18.
[Ilustración de la página 17]
(Para ver el texto en su formato original, consulte la publicación)
rayos solares
reflector parabólico
espejos planos
punto focal