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TEMA 7: LA ENERGÍA Y EL PROBLEMA ENERGÉTICO
En nuestra vida cotidiana usamos constantemente la energía.
Los electrodomésticos que están enchufados consumen energía, unas veces directamente al utilizarlos, otras cuando se cargan para ser usados más tarde.
También usamos energía para encender las luces de la casa.
Al cocinar los alimentos o calentar el agua de la ducha, se consume energía.
El transporte privado o público requiere energía.
Otras muchas actividades requieren continuamente de energía. La energía hace funcionar al mundo
La energía es necesaria para el desarrollo económico de los países y para mejorar la calidad de vida. Un ciudadano de un país desarrollado consume diez veces más energía que una persona de un país no desarrollado.
1. ¿QUÉ ES LA ENERGÍA? ¿DE DÓNDE SE OBTIENE?
Cualquier actividad necesita energía; ningún proceso físico, químico o biológico es posible sin energía. En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. Debemos tener en cuenta dos principios fundamentales de la termodinámica:
La ley universal de conservación de la energía, indica que la energía de un sistema aislado permanece en el
tiempo, es decir “la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma”. Todo proceso de cambio lleva
asociada la transformación de una forma de energía en otra. En cualquier cambio, la suma de las energías presentes antes del cambio es igual a la suma de las energías en que se han transformado después del cambio: la energía se conserva.
En cualquier transformación energética, una parte de la energía inicial se disipa como calor y no se puede
volver a utilizar. Por ejemplo, al poner en marcha una batidora, parte de la energía eléctrica suministrada se
transforma en energía mecánica útil, pero otra parte se pierde como calor debido a los rozamientos. Esta pérdida de energía útil se denomina degradación de la energía y es el origen del problema energético.
Al ser un bien escaso, la energía es fuente de conflictos para el control de los recursos energéticos. Las soluciones al problema de la energía son:
La búsqueda y el desarrollo de fuentes de energía alternativas.
El consumo eficiente de la energía por todos.
La cooperación entre países para el mejor aprovechamiento y distribución de los recursos energéticos disponibles.
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Se denomina energía final a la energía que se utiliza en los puntos de consumo, como la energía eléctrica en los domicilios o la energía del gasóleo.En los procesos de transformación y transporte siempre hay pérdidas de energía:
Energía primaria = energía final + energía perdida en transporte + energía perdida en otras operaciones
Por ejemplo, la energía eléctrica final consumida en un domicilio es solo el 25% de la energía primaria de los combustibles fósiles que se han necesitado para generarla.
Es común clasificar las fuentes de energía según incluyan el uso irreversible o no. Según este criterio se habla de dos grandes grupos de fuentes de energía explotables tecnológicamente:
Energías renovables No renovables
Solar Carbón
Eólica Petróleo
Hidráulica Gas natural
Biomasa Energía atómica o
Geotérmica nuclear que requiere
Mareomotriz uranio o plutonio
1.1. Usable sources of energy
The sources of energy we use are classified into two types:
Non-renewable energy sources come from resources found in nature in limited quantities or which are consumed at a higher rate than they can be regenerated by nature, so they will run out.
Renewable energy comes from inexhaustible natural resources or that are consumed at the same rate that they can be regenerated by nature.
1.2. Non-renewable energy sources
1.3. Renewable energy sources
2. CONSUMO DE ENERGÍA EN ESPAÑA
Los países que carecen de reservas importantes tienen una gran dependencia energética respecto de los países productores de energía procedente de los combustibles fósiles.
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Los combustibles fósiles (petróleo, el carbón y el gas natural) continúan siendo la principal fuente de energía. Estos combustibles han sido la base de un extraordinario desarrollo social y económico, pero sus reservas son limitadas y se van agotando. Además, su impacto ambiental es muy negativo por la emisión de gases contaminantes y de dióxido de carbono (CO2), el principal gas responsable del efecto invernadero.El sector industrial ha sido tradicionalmente el mayor consumidor de energía en España. Sin embargo, las medidas de ahorro que comenzaron a ponerse en práctica en los años setenta y las mejoras en los procesos industriales, unidas por otra parte al gran aumento de la movilidad de personas y mercancías, sobre todo por carretera, han hecho que el transporte sea a partir de los años noventa el sector que más energía consume.
Si bien es cierto que a medida que una sociedad es más desarrollada consume más energía, no siempre lo hace
de un modo eficiente. La eficiencia energética provoca un aumento de la calidad de vida. Con un uso responsable y eficiente podemos disponer de mayores prestaciones de servicios y comodidad sin consumir más energía. Eso, además, nos hace menos vulnerables ante posibles crisis de suministro.
2.1. Gasto energético del transporte
El desarrollo socioeconómico ha propiciado una mayor movilidad de las personas y un incremento en el desplazamiento de mercancías. Como consecuencia, el sector del transporte ha pasado a ser el sector que más energía consume, sobre todo gasolina y gasóleo. Aproximadamente, el 40% de la energía final consumida en España corresponde al transporte.
Ello ha traído consecuencias negativas: se tiene una mayor dependencia del petróleo y se ha incrementado la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) y de otros contaminantes.
A. Transporte de personas
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El modelo español de movilidad se sustenta en una gran dependencia del vehículo privado motorizado. Pero es un modelo no sostenible: El rendimiento del motor de explosión es muy bajo (15%)
La ocupación media es muy baja: por término medio, 1´2 personas/vehículo
Es la imagen más viva del derroche energético: "Para transportar una persona que pesa en promedio 70 kg hace falta un vehículo que pesa por encima de 1.000 kg y que sólo es capaz de aprovechar para su propia tracción, uno de cada siete
litros del combustible que necesita".
B. Transporte de mercancias
La gráfica muestra las diferencias en las intensidades energéticas de los modos de transporte de mercancías para distintos modos de transporte. Se observa una clara desventaja del modo carretera frente a los otros modos.
C. Cambios necesarios en el transporte
El reto es cómo lograr una movilidad más sostenible:
Cambio de modelo de movilidad. Los siguientes criterios son necesarios para una nueva cultura de movilidad:
Incrementar la utilización de medios de transporte como el tren y el autobús en los desplazamientos interurbanos, y la bicicleta y el transporte público en los desplazamientos urbanos.
Mejorar la calidad del aire en las áreas urbanas con efectos sobre la salud de sus residentes, ya que el transporte rodado a motor es el principal emisor de contaminantes.
Disminuir la congestión en las áreas urbanas donde las vías están cada vez más saturadas, lo que conlleva un considerable aumento de las emisiones contaminantes, del consumo energético y del tiempo dedicado a los desplazamientos en detrimento del tiempo personal y familiar.
Contribuir a detener el calentamiento global atribuible al uso energético, ya que el transporte por carretera y el aéreo son en España uno de los principales emisores de gases de efecto invernadero. Minimizar las importaciones de derivados del petróleo, que ocasiona la enorme dependencia
energética del exterior que contribuye a incrementar el déficit de la balanza de pagos.
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Cambio en los modelos de distribución de mercancías. Es necesaria la reducción de la dependencia de la carretera, aunque siga siendo el modo mayoritario, favoreciendo el ferrocarril y el transporte marítimo. No obstante, la potenciación de los diversos modos pasa por la mejora de la cadena multimodal, pues la carretera es el modo complementario de los otros modos para recogida de cargas y distribución final, por lo que las instalaciones logísticas multimodales serán elemento clave para lograr un cambio significativo en la distribución.
Desarrollo de nuevas tecnologías
Fabricación de vehículos con menor consumo de combustible, diseños más aerodinámicos y de menor tamaño.
Desarrollo de nuevos sistemas de propulsión, como el hidrógeno y la electricidad. En algunas ciudades europeas ya circulan autobuses no contaminantes que funcionan con pilas de hidrógeno. Los vehículos con propulsión eléctrica contribuirán a la reducción de las emisiones de dióxido de carbono.
Desarrollo de combustibles alternativos al petróleo, como los biocombustibles o el gas natural. La Comisión Europea se ha marcado el objetivo del 10% en el uso de los biocombustibles como combustibles de automoción para el año 2020.
2.2. El consumo energético doméstico
El consumo energético doméstico representa casi la quinta parte de la energía consumida en España. Además, se incrementa todos los años por la mejora del equipamiento doméstico (electrodomésticos, calefacción, aire acondicionado, etc). Desde el año 2007 los nuevos edificios deben tener, con carácter obligatorio, la certificación energética en función de sus características de aislamiento, sistemas de calefacción, agua caliente y aire acondicionado.
La energía consumida en las viviendas españolas se distribuye según su procedencia del siguiente modo:
La fuente principal de energía es el petróleo. Sus productos derivados (propano, butano, etc) cubren la tercera parte de la energía consumida en las viviendas españolas.
La utilización de la energía eléctrica cubre otra tercera parte del consumo energético doméstico.
El gas natural es la fuente de energía que más ha incrementado su uso en los hogares durante los últimos años.
El carbón como fuente de energía va desapareciendo de las viviendas españolas y apenas cubre actualmente el 1 % de la demanda energética.
El consumo energético de un hogar depende de diversos factores:
La zona climática en que se encuentra. En algunos lugares no se necesita calefacción a lo largo del año. Casi el 10% de las viviendas españolas no tiene ningún sistema de calefacción.
La calidad del aislamiento de paredes y ventanas. Un buen aislamiento reduce a la mitad el consumo energético en calefacción.
El equipamiento del hogar, es decir, el número y tipo de electrodomésticos, televisores, ordenadores, etc., de que dispone.
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La calefacción representa casi la mitad de la energía que gastamos en casa; las instalaciones de calefacción y agua caliente acumulan las dos terceras partes del consumo energético doméstico. La iluminación es el uso en el que se puede conseguir un mayor ahorro energético en los hogares. El consumo energético en los aparatos de aire acondicionado representa una parte muy pequeña del consumo global en los hogares.
3. GENERACIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
La energía eléctrica es una de las más utilizadas, debido fundamentalmente a su limpieza y a la facilidad con la que se genera, transporta y convierte en otras formas de energía como la energía luminosa, energía mecánica o energía térmica. La energía eléctrica es unas de las más utilizadas en el consumo doméstico. Para contrarrestar todas estas virtudes hay que reseñar la dificultad que presenta su almacenamiento directo en los aparatos llamados acumuladores.
La energía eléctrica se produce en grandes cantidades en las centrales eléctricas, desde las cuales se distribuye mediante estaciones transformadoras a los usuarios. Existen diferentes tipos de centrales eléctricas:
Una central termoeléctrica permite generar de energía eléctrica a partir de la energía liberada en forma de calor mediante la combustión de combustibles fósiles.
Una central nuclear se caracteriza por el empleo de combustible nuclear compuesto básicamente de material fisionable que mediante reacciones nucleares proporcionan calor que a su vez es empleado para producir el movimiento de alternadores que transforman el trabajo mecánico en energía eléctrica. En España las centrales nucleares generaron el 20 % de la energía eléctrica necesaria en 2008.
Central hidroeléctrica
Parques eólicos
Células fotovoltaicas
...
¿Cuánto cuesta un kilovatio?
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4. HACIA UNA ENERGÍA SOSTENIBLE
El modelo actual de desarrollo económico, basado en el consumo de combustibles fósiles, es insostenible. El consumo global de energía se duplicará si se mantiene el ritmo actual en 35 años y se triplicará en 55. Las reservas de petróleo, gas y carbón se van agotando y su consumo genera cada año GEI.
Es preciso avanzar hacia un modelo energético sostenible, es decir, un modelo en el que las generaciones actuales puedan cubrir sus necesidades energéticas garantizando un futuro a las próximas generaciones; además, este modelo debe asegurar el cuidado y el respeto del medio ambiente. Las vías para alcanzar un modelo de energía sostenible son:
La eficiencia energética. El uso racional de la energía supone no gastar energía en actividades innecesarias y utilizar la energía minimizando las pérdidas. La UE estima que se podría ahorrar el 20% de la energía consumida con pautas de conducta adecuadas de eficiencia energética.
El desarrollo tecnológico. El desarrollo de tecnologías eficientes de consumo está contribuyendo eficazmente al ahorro energético (bombillas de bajo consumo, materiales aislantes, coches eléctricos e híbridos, paneles solares para viviendas, motores de explosión de bajo consumo, etc.).
También se desarrollan tecnologías para reducir la emisión de CO2 en las fuentes tradicionales de energía, como la captura y almacenamiento de este gas en el subsuelo.
Finalmente, se investiga en la mejora de la producción de energías convencionales, como la cogeneración, las centrales de gas de ciclo combinado, etc.
Costes por MW/h: Energía nuclear: 36 euros. Energía hidráulica: 45 euros Por quema de carbón: 52 euros Quema de gas: 60 euros Energía eólica: 84 euros
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La potenciación de las energías renovables. Las energías renovables, inagotables y con poco impacto ambiental, suponen aun una pequeña parte del suministro energético. El incremento de la aportación de las energías eólica, solar, de la biomasa, etc., contribuye a rebajar la emisión de gases de efecto invernadero y a disminuir la dependencia energética de los combustibles fósiles.
El desarrollo de nuevas energías. Algunas energías, actualmente en fase experimental o de investigación, pueden aportar una parte muy importante del consumo energético futuro. Entre ellas merecen especial atención el hidrógeno y la fusión nuclear.
Consumo de energías en España (2009) Fuente: Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (La energía en España)
(Ktep: kilotoneladas equivalentes de petróleo)
* Saldo eléctrico = Importaciones - Exportaciones
Fuente de energía Consumo de Eprimaria (Ktep) Consumo %
Petróleo 63.673 48,8
Gas natural 31.750 10,5
Carbón 10.353 7,9
Energías renovables 12.325 9,4
Saldo eléctrico * -697 -0,5
Total 130.508 100 %
El 9,4 % de las energías renovables se obtienen de la siguiente forma:
Fuente de energía Consumo de Eprimaria
(Ktep)
Consumo %
Biomasa y residuos 5.088 3,9
Eólica 3.196 2,4
Hidráulica 2.258 1,7
Biocarburantes 1.058 0,8
Solar 716 0,5
Geotérmica 9 0
Total 12.325 9,4
5. MEDIDAS DE LA COMISIÓN EUROPEA
El cambio climático es uno de los mayores desafíos a los que nos enfrentamos. De no producirse una actuación rápida a escala mundial los daños pueden ser catastróficos y sin vuelta atrás. La UE ha propuesto un paquete integrado de medidas sobre cambio climático y energía que prevé nuevos y ambiciosos objetivos para 2020. Su intención es llevar a Europa hacia el camino del futuro sostenible, con una economía que genere pocas emisiones de dióxido de carbono y consuma menos energía. Los compromisos de la Unión Europea para lograrlo son:
Reducir las emisiones de GEI en un 20% (30% si se alcanza un acuerdo internacional).
Ahorrar el 20% del consumo de energía mediante una mayor eficiencia energética, además, en cada país el 10% de las necesidades del transporte deberán cubrirse mediante biocombustibles.
