La energía está presente en cada aspecto de nuestra vida: como seres vivos, en la mantención de la vida, el crecimiento, el pensamiento, los afectos, el movimiento; en el Universo, en la luz y calor de las estrellas, los hoyos negros, el movimiento de las galaxias; en el funcionamiento del mundo en que vivimos. Cada día, para ponernos en marcha, enfrentamos una gran demanda energética: para la iluminación de nuestras casas y ciudades; bañarnos y alimentarnos; transportarnos y realizar nuestros trabajos.
¿Qué pasaría si no tuviéramos energía a nuestro alcance? ¿De dónde viene y cómo se origina la energía que usamos diariamente?
La palabra energía proviene del griego, energeia. Significa activo o trabajo interno. La energía se define como la capacidad que tiene un cuerpo para realizar una acción o trabajo. También, es la capacidad de un objeto para provocar un cambio.
El concepto de energía se comenzó a desarrollar cuando los científicos estudiaban las causas del movimiento de los objetos. El primer investigador en usar la palabra energía fue Thomas Young (1773 - 1829), físico inglés quien en el siglo XIX la definió como la capacidad de hacer trabajo (cantidad de fuerza aplicada sobre un objeto, multiplicada por la distancia que el objeto recorre en la dirección de la fuerza). La primera forma de energía definida por Young fue la energía cinética.
La materia y la energía forman el Universo, la materia es sustancia y la energía es lo que mueve a la sustancia (Hewitt, 2007). En este proceso continuo de transformaciones, la energía proviene de distintas fuentes, se manifiesta en diferentes formas y puede transformarse y almacenarse.
La energía en la historia
Indígena cargando mineral, siglo XVI.
Autor: Guamán Poma de Ayala, Felipe, fl. 1613.
Colección Biblioteca Nacional de Chile.
Las evidencias consignan que durante los primeros 197 mil años de la existencia humana dependíamos exclusivamente de la energía que los seres vivos podíamos transformar para ejercer fuerza, por medio de nuestros músculos, para hacer cualquier trabajo, así como de la ayuda de animales; pero también dependiendo de los movimientos de sus músculos y de la fuerza que podían aplicar.
El uso de molinos de agua, que transforman la energía cinética del agua para la ejecución de trabajos, se remonta al año 3.000 aC. En otras palabras, solo los últimos 5 mil años, que representan una ínfima parte de la existencia humana, hemos comprendido y controlado distintas fuentes de energía para ejercer un trabajo, a través del desarrollo de la tecnología, lo cual es muy distinto a lo que somos capaces de hacer sólo con la aplicación de fuerza muscular, ya sea de seres humanos o animales.
En la medida que se descubrieron distintas fuentes de energía y se desarrollaron tecnologías para usarlas, la humanidad fue cambiando sus hábitos de industrialización, consumo, transporte y calefacción, y la relación con el medio ambiente.
El primer combustible que aprendimos a utilizar, fue la leña. Existen muchas razones para que así fuera: se encuentra abundantemente en muchos lugares, crece en la superficie, por lo que no es necesario cavar o perforar para encontrarla; es fácil de encender si no está húmeda, es fácil de manipular y almacenar. La leña fue el combustible primario a lo largo de gran parte de la historia, dominando hasta mediados del siglo XIX, cuando fue reemplazada por el carbón, primer combustible fósil en ser utilizado masivamente.
Las estufas de hierro fundido para cocinar y calefaccionar con carbón se comenzaron a utilizar a partir de la década de 1850. Así como sucedía con la leña, el carbón también requería mucho trabajo, ya que había que limpiarlo, debía cortarse en trozos de un tamaño determinado y acarrearlo para llenar las estufas, chimeneas y cocinas. Además, era necesario rellenar periódicamente estos dispositivos y luego remover las cenizas. El uso del carbón también trajo aparejada la necesidad de limpiar las chimeneas y, con ello, la aparición de un nuevo oficio: el deshollinador profesional.
Actualmente, el carbón es escasamente usado como fuente primaria para la calefacción de los hogares, al menos en la mayoría de los países industrializados.
Después de la “era del carbón”, vino la “era del petróleo”. A mediados del siglo XIX comenzó la explotación del llamado “oro negro”, otro combustible fósil también oculto bajo la corteza terrestre. Su refinación permitió obtener diversos combustibles aptos para los motores de explosión, como los utilizados en industrias, automóviles, barcos y, más tarde, aviones.
Otro subproducto que apareció como consecuencia de la refinación de petróleo, fue el gas licuado, que comenzó a distribuirse y usarse en Europa y EE.UU. a partir de 1930 y, en Chile, hacia 1950. El gas sigue siendo muy popular en todo el mundo, en su uso como combustible industrial y doméstico.
Por último, a mediados del siglo XX comenzó la explotación y uso masivo como fuente de energía de un tercer tipo de combustible fósil, el gas natural. Actualmente, es un recurso energético muy relevante cuya importancia en el consumo energético mundial, por sus múltiples aplicaciones y las gran cantidad de reservas descubiertas, se estima seguirá creciendo en las próximas décadas.
A lo largo de la historia se han sucedido una serie de invenciones o descubrimientos que han facilitado la generación de energía a partir de diversas fuentes, y su utilización por parte del ser humano.
Un primer hito relevante en este sentido es el molino de viento, el primero de los cuales se puso en funcionamiento en países de Occidente en 1185; aunque varios siglos antes ya se había inventado en Medio Oriente y, aún antes, en China.
Archivo patrimonial Gasco.
Las máquinas de vapor fueron desarrolladas hace unos 300 años. A mediados del siglo XVIII, James Watt (1736-1819), considerado el padre de la verdadera máquina de vapor, introdujo una serie de modificaciones sustanciales a las máquinas desarrolladas antes por Denis Papin (1647–1712), Thomas Savery (1650–1715) y Thomas Newcomen (1664-1729), que se tradujeron en una revolución en las industrias a finales de ese siglo. Hacia 1850 la máquina de vapor se había convertido en la fuente de energía principal en todas las áreas en las que era posible su utilización. Dominaba en el uso para el que fue desarrollada originalmente, la extracción de agua de las minas, y tenía un rol preponderante en las maquinarias de las fábricas. Era la fuente de locomoción en los trenes de todo el mundo y comenzó a desplazar a las velas en los barcos de propulsión.
A partir de la invención de la máquina de vapor, que fue el desarrollo más importante en el uso de energía en un milenio, la humanidad ya no dependió exclusivamente de animales de tiro, ni de los ríos, ni del viento. Además, el uso del vapor como fuente de energía fue el primer paso hacia la liberación de las restricciones geográficas, en tanto ya no fue necesario construir las fábricas en los bancos de ríos caudalosos, hacer represas para tener suministro de agua o contar con vientos estables; una máquina de vapor podía localizarse donde el trabajo la necesitara.
Thomas Edison, 1870. Gentileza Library of Congress (www.loc.gov).
Hasta 1786 no había forma de generar corriente eléctrica bajo condiciones controladas. Toda la experimentación estaba relacionada con corriente estática. Sin embargo, desde fines del siglo XVIII se fueron sumando las contribuciones de varios científicos que llevaron al desarrollo de la energía eléctrica como la entendemos hoy: el profesor de anatomía Luigi Galvani (1737–1798), quien experimentó con “electricidad animal”; el profesor de física Alessandro Volta (1745–1827), creador de la pila Voltaica, la primera fuente continua de electricidad; el físico danés Hans Christian Orsted (1777–1851), quien estableció la conexión entre electricidad y magnetismo, base de la experimentación realizada por Michael Faraday (1791–1867), quien demostró que moviendo campos magnéticos se genera corriente eléctrica; y Thomas Edison (1847-1931), cuyo genio radica en su comprensión de la necesidad de un sistema eléctrico completo para proveer de energía a clientes-generadores, alambres y cables, conmutadores, medidores y, finalmente, ampolletas.
A partir del siglo XIX se han sucedido una serie de invenciones y descubrimientos en torno a la energía, que han generado una aceleración sin precedentes en el desarrollo científico y tecnológico. Uno de esos momentos clave fue la primera perforación en el mundo de un pozo de petróleo, en 1859, en Pensilvania, EE.UU., por el coronel Edwin L. Drake. Poco después, en 1876, Nikolaus Otto y su conjunto de colaboradores construyeron el primer motor de gasolina de cuatro tiempos, modelo que sirvió de base a los motores que se utilizan hasta hoy en la industria automotriz.
Casi un siglo más tarde, en Chicago, EE.UU., Enrico Fermi (Premio Nobel de Física) desarrolló la primera reacción nuclear en cadena, el 2 de diciembre de 1942 a las 3:45 PM. Ese día y hora marcarían el inicio de la era atómica.