Cascada de Soluciones Globales: Puntos de Inflexión

La tecnología y la innovación impactarán muchos problemas globales y resultarán en cambios dramáticos en los próximos años y décadas. Uno de los beneficios es que solucionar un problema llevará a resolver varios consecutivamente, en un efecto de cascada. En este artículo, discutiremos los efectos de esta cascada en la resolución de problemas globales.

Los niveles de cascada se pueden resumir de la siguiente manera:

1. Energía

2. Agua

3. Alimento

4. Crecimiento económico

5. Prosperidad futura

Para cada uno de estos niveles, hay un "Punto de Inflexión" (Tipping Point) y un "Punto de Implementación Global Completa" (Full Global Implementation Point). El Punto de Inflexión se produce cuando se alcanza suficiente impulso e implementaciones exitosas para llevar un nivel particular al punto de implementación global, que consecuentemente conducirá al siguiente nivel. La Implementación Global Completa ocurre mucho más tarde que el Punto de Inflexión. El siguiente diagrama representa conceptualmente ambos puntos. Las fechas que se muestran en el diagrama son los puntos de inflexión estimados. Durante el proceso hay elementos adicionales que influirán en todos los niveles futuros.

Diagrama de niveles de Cascada de Soluciones Globales

Por simplicidad y legibilidad, este artículo adopta un enfoque holístico y sistemático para abordar y resolver problemas globales. Sin embargo, la realidad es que habrá una gran variedad de puntos de partida y progreso relativo dada la complejidad de los problemas y los recursos disponibles. Se reconoce que el progreso podría realizarse simultáneamente en múltiples niveles.

ENERGÍA:

El primer obstáculo por resolver es la generación de energía (electricidad). Los países de todo el mundo están usando más electricidad cada año y está siendo producida con fuentes no renovables, lo que es perjudicial para el medio ambiente. Durante la última década, se ha publicado vasta información sobre los beneficios de las fuentes de energía renovables como la energía solar y eólica. Pero, históricamente estas fuentes de energía no han sido una solución viable debido a su baja eficiencia y alto costo.

Hace unos años esta situación empezó a cambiar. La energía solar se posicionó como una fuente de energía alternativa viable a gran escala. En 2016, se produjo un total de 300 GW/h (gigavatios por hora) de energía solar [1], incluidos 75 GW/h de energía solar que se agregaron a la red[2]. En ese mismo año, la demanda mundial de electricidad creció en 75 GW/h [3]. Así, a partir de 2016, el planeta llegó a un punto en el que la demanda adicional de electricidad correspondió con la nueva cantidad de energía solar generada. Se estima que, en 2018, se generaron 106 GW/h adicionales de energía solar agregados a la red [4].

El costo de la electricidad solar también ha disminuido a US $ 0.06 / kwh, lo que ya la convierte en una alternativa competitiva a las fuentes de energía tradicionales. Dado que la energía solar (células fotovoltaicas) es una tecnología y no un combustible, su eficiencia aumentará con el tiempo. Actualmente, una celda fotovoltaica (PV) común tiene aproximadamente un 17% de eficiencia (esta es la cantidad de energía solar que se convierte en electricidad). Las células fotovoltaicas comerciales de alta eficiencia tienen un 21% de eficiencia y la célula fotovoltaica probada más eficiente en la actualidad alcanza el 26% [5]. Históricamente, las células solares han mejorado a una tasa de 0.03% por año [6]. Para una célula fotovoltaica común de 17% de eficiencia, un aumento de 0.03% por año equivale a un aumento de 1.5% durante cinco años. Como resultado, en cinco años, la celda fotovoltaica común actual debería ser aproximadamente un 9% más eficiente que en la actualidad (1,5% / 17%). A medida que mejore la eficiencia, el precio de la electricidad solar continuará disminuyendo. En los últimos cinco años, el costo de la energía fotovoltaica se ha reducido a la mitad [7].

Desde 2018, 14 países producen más de 1 GW/h, incluida la adición de Brasil, Egipto, México, Países Bajos y España [4]. Los países ya existentes (enumerados alfabéticamente) son: Australia, China, Francia, Alemania, India, Japón, Corea del Sur, Estados Unidos y Turquía.

Con base en la demanda de electricidad de los Estados Unidos en el año 2016, si toda la electricidad necesaria fuera generada por una mega granja solar, esta mediría 140 millas por lado (18,750 millas cuadradas o 48,600 kilómetros cuadrados) [8]. Esto es aproximadamente una cuarta parte del área del estado de Arizona. La demanda mundial requeriría una granja solar de 450 millas por lado (190,000 millas cuadradas o 493,000 kilómetros cuadrados) [9], que es aproximadamente del tamaño de España. Con suerte, esto brindará cierta perspectiva sobre el área requerida para proporcionar electricidad a la demanda mundial.

Recientemente, la compañía Softback y Arabia Saudita anunciaron una instalación solar de 200 GW/h en los próximos años [10] con la cual, al finalizar su instalación, se aumentará la generación de energía solar mundial en un 66%. India, por su parte, también ha anunciado que construirá una instalación solar de 3 GW/h [11]. Para efectos de comparación, la mayor central de energía no hidroeléctrica en los Estados Unidos genera 4 GW/h [12]. En 2017, Elon Musk se acercó al estado de Australia Occidental para proponer una solución de batería y energía solar de 250 MW para 50 mil hogares [13]. Todos estos ejemplos indican que la energía está llegando a su Punto de Inflexión y que la energía solar dominará en la medida que los modelos financieros, tecnología y aceptación general continúen mejorando.

El mayor reto yace en que la energía solar no puede ser almacenada. Se requiere un medio para almacenarla cuando no se pueda generar, es decir, cuando esté nublado o durante la noche. Las baterías están comenzando a usarse en los ejemplos de Australia y Arabia Saudita citados anteriormente. Estas serán el último paso necesario para proporcionar una solución las 24 horas en el suministro de energía solar. Por supuesto, hay otras fuentes renovables, como la energía hidráulica y la eólica, que no se han discutido. Estas fuentes de energía también están ganando terreno de manera constante, y solo se sumarán para alcanzar el Punto de Implementación Global.

Los anteriores son ejemplos de soluciones que están siendo implementadas en todo el mundo. Uno de los beneficios de la electricidad es que puede transmitirse a cientos de kilómetros de su fuente. Por lo tanto, se podría establecer una mega granja solar en un lugar donde el sol es abundante y hay vastas extensiones de tierra disponibles. Tales lugares podrían incluir los desiertos occidentales de los Estados Unidos, el desierto de China Gobi, el desierto de Medio Oriente, el interior de Australia, África y América del Sur.

Por lo tanto, los obstáculos para que la energía alcance su punto de inflexión ahora están relacionados con su escala e implementación. Realmente ya no es un problema de desarrollar tecnología para proporcionar una solución rentable. El desarrollo continuo en tecnología solo ayudará a la energía solar a ser más eficiente y alcanzar el Punto de Implementación Global más rápidamente. El siguiente problema global por resolver es el suministro de agua.

AGUA

Se puede usar energía relativamente de bajo costo para proporcionar agua limpia y potable para todos. Aproximadamente el 40% de la población mundial vive a menos de 60 millas (100 km) de un océano [14]. En el Medio Oriente, Australia, África del Norte y la costa este y oeste de los Estados Unidos, el 75% de la población vive cerca del océano [15]. Esto significa que las plantas de desalinización pueden configurarse para proporcionar agua potable a más de la mitad de las personas en todo el mundo.

El concepto de plantas desalinizadoras ha existido y se ha utilizado durante muchas décadas. Históricamente, su uso limitado se debe a su alto costo al desalinizar el agua del océano. La electricidad utilizada representa la mitad del costo total de la desalinización [16]. Una vez solucionados el precio, red de distribución y el suministro eléctrico, las plantas de desalinización pueden comenzar a utilizarse a una escala global mucho mayor que en el presente. Actualmente, las instalaciones de desalinización más grandes se encuentran en Oriente Medio y procesan más de 1 millón de metros cúbicos de agua por día [16].

A partir del año 2015, habían más de 18,000 plantas de desalinización alrededor del mundo. La ONU espera que ese número aumente en un 14% para 2025 [16]. A medida que aumente el uso de las plantas de desalinización, también aumentará su eficiencia y la eficacia. También se están desarrollando nuevos procesos de filtración para disminuir aún más su costo [17]. Estos dos elementos harán que el costo de la desalinización disminuya considerablemente.

Las tendencias positivas en el costo de la energía y los procesos de filtración ayudarán a la implementación de la desalinización, lo que a su vez conducirá al agua a alcanzar su Punto de Inflexión.

ALIMENTO

Según el Dr. Joshua Muldavin en un artículo de CNBC [18], el mundo produce alimentos suficientes para que todos puedan comer. El problema no es la producción, sino la distribución y el comercio. En el mismo artículo, la Dra. Emelie Peine afirma: "En este momento, tenemos de dos a tres veces la cantidad de alimentos necesarios para alimentar a la cantidad de personas en el mundo" y "Lo que tenemos es un problema de distribución y un problema de ingresos. ". Una de las causas del problema de distribución es que el 25% de los alimentos se estropea y se desperdicia debido a la distancia que deben recorrer para llegar a sus destinos [19].

Una manera de resolver el problema de distribución es que cada país comience a producir localmente más de sus alimentos. El agua más disponible y más barata permitirá a los países que históricamente no han tenido suficiente agua para la agricultura resolver ese problema. A medida que un país comienza a producir más de sus propios alimentos, la distribución, la asequibilidad y el comercio se vuelven un problema secundario. Una técnica adicional para resolver el problema alimentario podría ser la implementación de técnicas de producción agrícola de mayor eficiencia, que ya están en uso en muchos países desarrollados.

Se requerirá algunos años más para que el Alimento alcance su Punto de Inflexión y su Punto de Implementación Global, pero a medida que se este se acerca, se le da esperanza a millones de personas. Con suerte, también motivará a los Investigadores, Empresas y ONG (organizaciones no gubernamentales) a continuar su trabajo para alcanzar este objetivo.

LINEA MASLOW

En este punto, el mundo habría alcanzado las necesidades básicas de los alimentos y el agua, derivadas de la solución de la energía. Habría cruzado la "línea de Maslow" de necesidades básicas (basado en la Jerarquía de necesidades de Abraham Maslow). La necesidad básica de refugio de una persona ya se habría satisfecho para así abordar el siguiente nivel: Crecimiento económico.

CRECIMIENTO ECONÓMICO

Una vez satisfechas las necesidades básicas de las personas, los gobiernos pueden concentrarse en el crecimiento económico. En este punto, el crecimiento económico (PIB per cápita) en el país crecerá a un ritmo más rápido. Esta tasa de crecimiento acelerado se ha producido en muchos países en las últimas décadas, pero especialmente en China e India.

El crecimiento económico conducirá a que más personas en todo el mundo asistan a la universidad, contribuyendo al conocimiento, proporcionando nuevos pensamientos innovadores y creando nuevos productos y servicios para todos. Estas ideas y soluciones adicionales se desarrollarán y surgirán a un ritmo cada vez mayor.

Para obtener una perspectiva de las ideas innovadoras que podría tener el futuro, retrocedamos 10 años y revisemos algunos ejemplos:

Google compró YouTube - 2006

Spotify establecido - 2006

iPhone lanzado - 2007

Netflix (inicio de video por demanda) - 2007

AirBnB establecido - 2008

Sistema operativo Android lanzado - 2008

Instagram y Snapchat establecidos - 2010 y 2011

Uber establecido - 2011 (Lyft - 2012)

Este nivel de cambio e innovación se incrementará cuando millones de personas más resuelvan problemas básicos y desarrollen nuevas ideas. Cuando se alcance este nivel de crecimiento económico, la sociedad alcanzará el "nivel de dividendo". Todos los avances y desarrollos anteriores comenzarán a beneficiar a la humanidad a un nivel mayor. También, habrá otros catalizadores que acelerarán y acentuarán el Nivel de Dividendo (Dividend Level).

OTROS CATALIZADORES: Computadoras cuánticas e Inteligencia Artificial

Dos catalizadores que están iniciando su desarrollo son: la Computadora Cuántica y la Inteligencia Artificial (IA). Una computadora cuántica tiene la capacidad de ser 100,000 veces más rápida que un computador binario digital actual [20]. Para poner esto en perspectiva, un cálculo que llevaría un año para que lo calcule una computadora digital tomaría solo 30 segundos en una computadora cuántica. Con esta potencia de computación tan rápida, se podría pasar más tiempo en la parte final del análisis de escenarios, en comparación con la primera parte de procesamiento de números. Además, los problemas que una vez se consideraron teóricos debido a limitaciones de cómputo podrían comenzar a abordarse y se convertirían en soluciones aplicadas.

Habrá otros catalizadores que aún no se han desarrollado, pero todos estos nuevos descubrimientos marcarán el comienzo del crecimiento económico y se sumarán al nivel de dividendos.

PROSPERIDAD FUTURA (CONCLUSIÓN)

Los niveles de cascada anteriores brindarán una dirección y esperanza para todos los que habitamos nuestro gran Planeta Azul. Lo que depara el futuro no se conoce, sin embargo, estará influenciado por todo aquello que imaginemos y soñemos; deberíamos "soñar en grande y soñar a menudo". Un buen ejemplo histórico de esto es el discurso de 1961 del presidente Kennedy sobre viajar a la Luna. En su discurso, expuso el increíble desafío "... de lograr la meta, antes de que termine esta década, de aterrizar a un hombre en la Luna y devolverlo a salvo a la Tierra" [21]. Ese objetivo se logró 6 meses antes de lo previsto, con la ayuda de miles de personas en la NASA. Es realmente sorprendente lo que puede suceder cuando un grupo de personas es desafiado y se le propone alcanzar una meta. La clave es tener la visión y el liderazgo para establecer un objetivo que inspire a las personas.

Cuidar de las necesidades básicas para la supervivencia humana (energía, agua, alimento) con el fin de desarrollar aún más y proporcionar oportunidades para todos es un gran objetivo. Unir a los empresarios, innovadores, académicos, gobiernos y ciudadanos del mundo para lograr este objetivo es un acto noble que no debe pasarse por alto. Espero ansiosamente los desafíos y las soluciones que estas próximas décadas traerán. Con suerte, al igual que con el reto de viajar a la Luna, lograremos la meta en un plazo que puede ser beneficioso para todos nosotros, especialmente para nuestros hijos.

Recordemos cómo alcanzar el Punto de Inflexión de cada nivel de cascada, lo que nos permitirá "Soñar en grande y Soñar a menudo" hasta alcanzar el siguiente nivel.

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Michael Zamora es Director General de Asia Real Estate Advisors. Trabajó en Hong Kong durante muchos años y recientemente se mudó a Estados Unidos. Ha estado involucrado en muchos aspectos diferentes de bienes raíces, incluyendo ciudades sostenibles inteligentes. Su práctica lo ha llevado a Asia, Europa y Estados Unidos.

Notas:

[1] 2016 302gw of Solar Produced for 1.3-1.8% of Global Electricity Demand https://en.wikipedia.org/wiki/Growth_of_photovoltaics

[2] 2016 World added 75gw of solar https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_power_by_country

[3] 2016 World used 23,000 twh of electricity (@ 8,760 hr/yr = 2.6 tw/hr) for the past 26 years it has grown at 3%/yr (or 75 gw/h growth in 2016) https://yearbook.enerdata.net/electricity/electricity-domestic-consumption-data.html

[4] 2018 14 countries will each produce 1+gw of Solar. 5 will be new: Brazil, Egypt, Mexico, the Netherlands & Spain. Existing (alphabetical): Australia, China, France, Germany, India, Japan, South Korea, USA & Turkey. 106 gw of solar will be added in 2018 https://www.greentechmedia.com/articles/read/solar-trends-2018-gtm-research

[5] Solar Efficiency: Common panel is 17%. High efficiency is 21%. The most efficient are 26%. https://cleantechnica.com/2017/08/15/efficient-will-solar-pv-future-10-year-predictions-industry/

[6] Solar PV improves at an estimated rate of 0.03% per yr https://www.forbes.com/sites/peterdetwiler/2013/07/16/as-solar-panel-efficiencies-keep-improving-its-time-to-adopt-some-new-metrics/#2cd3abfcf39c

[7] Solar PV cost has halved in 5 year https://blogs.scientificamerican.com/plugged-in/the-price-of-solar-is-declining-to-unprecedented-lows/

[8] US Power as of 2016 would 12 million acres for a solar farm (140 miles on a side) + battery storage https://www.good.is/infographics/solar-power-all-of-america

[9] World Power as of 2016 would require 190,000 sq miles or 450 miles on a side (the size of Spain) + battery storage http://landartgenerator.org/blagi/archives/127

[10] Saudi Arabia / Softbank 200gw solar facility https://www.bloomberg.com/news/articles/2018-03-28/saudi-arabia-softbank-ink-deal-on-200-billion-solar-project

[11] India 3gw solar facility http://www.solarquarter.com/index.php/113-news/featured-news/9516-india-s-largest-ever-3gw-solar-tender

[12] List of largest power stations in the US https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_largest_power_stations_in_the_United_States

[13] Australia & Tesla to build 250mw solar facility on 50,000 homes with battery backup https://www.theverge.com/2018/2/5/16973270/tesla-south-australia-worlds-largest-virtual-power-plant

[14] 40% of World Pop lives within 60 miles (100 km) of ocean

http://www.un.org/sustainabledevelopment/wp-content/uploads/2017/05/Ocean-fact-sheet-package.pdf

[15] Part of Population near water at 75% http://www.iwa-network.org/desalination-past-present-future/

[16] Half the price to desalinate is cost of power. 18,426 desalination plants. Largest facility. https://en.wikipedia.org/wiki/Desalination

[17] Trends in desalination facilities http://www.iwa-network.org/desalination-past-present-future/

[18] Distribution issue https://www.cnbc.com/id/100893540

[19] Food wastage 25-50% http://12.000.scripts.mit.edu/mission2014/problems/inadequate-food-distribution-systems

[20] Quantum computer speed https://www.techradar.com/news/computers-could-get-100000-times-faster-thanks-to-laser-light-pulses

[21] JFK goal landing a man on the moon https://airandspace.si.edu/exhibitions/apollo-to-the-moon/online/racing-to-space/moon-decision.cfm