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la.energía.naturalViento, tierra, sol y agua

energíala

Desde el punto de vista científico, podemos definirla energía como la capacidad para realizar un trabajo.

El ser humano ha estado ligado a ella desde suaparición y, a través del tiempo, ha ido conociendosus posibilidades de aplicación.

En la actualidad, la energía es el pilar sobre el quese sustenta el desarrollo de nuestra sociedad. Cadavez la controlamos más, pero también dependemosde ella.

La vida tecnológica de los últimos tiempos haoriginado

el crecimiento del consumo energético por lossiguientes motivos:

El aumento exponencial de la población.

Las crecientes necesidades de los individuos, debidasal desarrollo de sus sociedades.

Los avances tecnológicos, que suponen elevadosconsumos de energía.

La utilización de la energía ha supuesto una gravemejora en la calidad de vida de las personas y en eldesarrollo social.

Sin embargo, ese empleo abusivo plantea un graveproblema: el impacto que provoca en el medioambientesu extracción, transformación, transporte y consumo.Además, podemos llegar a agotar los recursos quenos proporcionan las actuales formas de vida.

Por esta razón, debemos plantearnos la utilizaciónde otros recursos alternativos y la diversificación delos convencionales.

HombrePrimitivo

HombreCazador

ÉpocaMedieval

HombreAgrícola

Avanzado

RevoluciónIndustrial

HombreActual

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Consumo en Kcal/persona en la historia

Concepto de energía

Necesidad crecientede energía

energíala

Las fuentes de energía son reservas naturales delas que dispone el hombre.

Una clasificación habitual es la que las diferenciaen función de la costumbre o de la novedad en su

uso:

Convencionales: Fuentes de energía limitadas quese pueden agotar y que se denominan también norenovables.

Asimismo, se utiliza el término de energías fósiles,ya que este es el origen de la mayoría de ellas.

Renovables: Fuentes de energía ilimitadas einagotables, y que se denominan también alternativas.

Prácticamente todas las actividades que se handesarrollado en la sociedad tecnológica utilizaban yutilizan las fuentes de energía convencionales: elcarbón, el petróleo, el gas natural o la fisión nucleardel uranio.

Estos recursos no son renovables porque seregeneran muy lentamente y se agotan pronto.

El carbón y el petróleo existen en cantidadeslimitadas y se consumen a un ritmo mayor que elnecesario para su formación.

Estos combustibles necesitan miles de años paraformarse y, sin embargo, al ritmo actual de consumose agotarán en unos pocos cientos de años, algunosen este mismo siglo.

Convencionales

EnergíasAlternativas

SolarEólica

HidráulicaBiomasa

HidrógenoGeotérmica

De origen marino

Carbón

Petróleo

Nuclear

Gas natural

EnergíasConvencionales

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Clasificación de lasfuentes de energía

Una energía renovable es aquella que puederegenerarse tan pronto como es consumida.

A pesar de esta gran ventaja, hasta ahora suaprovechamiento ha sido muy escaso debido alimitaciones técnicas y a los pequeños rendimientosque presentaban.

En la actualidad, las energías renovables estánen una posición adecuada, al lado de las de origenfósil y mineral, para hacer frente a la gran demandaenergética.

Poco a poco, deben sustituir a las convencionalesno sólo por el agotamiento de los recursos sino por

sus ventajas

medioambientales.

El sol, por ejem-plo, emite una cantidad ingentede energía que, hasta fechas recientes, prác-ticamenteno ha sido utilizada por el hombre.

Actualmente, és-ta puede usarse para la obtenciónde electricidad, y para la pro-ducción de agua calienteo vapor.

También se genera electricidad mediante otrafuente renovable ya utilizada desde la antigüedad

para otros fines: la energía eólica.

Ésta aprovecha las diferencias de presión del airepara mover unas palas, que a su vez transmiten el

movimiento a un generador eléctr ico.

Existen otras posibilidades de energías alternativasque pueden ser realmente viables:

Las originadas por las mareas (centralesmareomotrices) o las que utilizan el gradiente térmicodel mar (centrales maremotérmicas).

Las geotérmicas, basadas en el aprovechamiento delcalor natural del interior de la corteza terrestre (energíageotérmica).

Las que provienen del aprovechamiento de residuoso productos orgánicos: la combustión de elementosorgánicos (biocombustibles) o la utilización de residuosagrícolas y forestales (biomasa).

energíala

Renovables

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Desde el punto de vista de su utilización, podemosclasificar la energía en:

Energía primaria: Es aquella que se obtienedirectamente de la naturaleza y corresponde a un tipode energía almacenada o disponible (se denominantambién recursos energéticos).

Energía secundaria: Es aquella que debe sufriruna o varias transformaciones para poder ser usada(llamada también energía intermedia).

El ejemplo más importante es la electricidad,producida a partir de diferentes energías primarias yque puede convertirse en diversas energías útiles,aunque también puede emplearse directamente comoenergía final.

Energía útil: Es aquella que va a ser utilizadadirectamente por el consumidor (llamada tambiénenergía final).

Se consideran como tales los combustibles fósiles(carbón, petróleo, gas natural), así como el uranio,combustible mineral empleado para la producción deenergía nuclear.

Los combustibles fósiles tienen su origen en ladescomposición de materiales orgánicos (biológicos),que ha tenido lugar desde hace 100 millones de años.

El carbón es el combustible fósil más abundantepero su consumo se ha reducido a la mitad en losúltimos 50 años.

Esta reducción se debe tanto a los problemasderivados de su explotación como a sus inconvenientesmedioambientales.

El petróleo es el que más se utiliza actualmente y,aunque disminuirá de forma progresiva su consumo,continuará siendo una importante fuente de energíadurante bastante tiempo.

Su transporte es más fácil que el del carbón,aunque no está exento de graves riesgosmedioambientales. Todavía hoy quedan importantesreservas de este combustible.

energíala

No renovables

Calor

Trabajo mecánico

Energía eléctrica

Energía Útil

Energía Secundaria

Combustibles fósiles

Combustibles nucleares

Combustibles renovables

Energía Primaria

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Utilizaciónde la energía

Origen de las energías

energíala

El gas natural es un combustible más limpio y fácilde transportar. Existen unas reservas mundiales muyamplias y es de fácil aplicación a diversos sectores.

Existen otros combustibles fósiles, alternativos,como las pizarras bituminosas o las arenas asfálticasde mucha menor aplicación.

El uranio, combustible mineral no fósil, es elnecesario para la obtención de la energía nuclear defisión.

El proceso de fisión consiste en bombardear elnúcleo de uranio con neutrones, lo que provoca sudivisión y origina una reacción en cadena con unapérdida de masa, liberando cantidades enormes deenergía.

La energía obtenida viene dada por la ecuaciónde Einstein.

De seguir el ritmo de consumo actual, las reservasde uranio se agotarán en un período de entre 70 y 90años por lo que, en este aspecto es un tipo de energíaen declive.

Por otra parte, la aceptación social de este tipo deenergía es muy baja, debido fundamentalmente a lagravedad de los accidentes ocurridos y a la peligrosidadde los residuos nucleares, su almacenamiento y sucomportamiento a largo plazo.

Otro proceso nuclear, actualmente imposible desdeun punto de vista técnico, es la fusión nuclear. Consisteen la unión de dos átomos de hidrógeno para formarun núcleo de helio, lo que liberaría cantidades ingentesde energía.

No se espera que sea tecnológicamente factiblela obtención de este tipo de energía hasta más alláde mediado el siglo XXI. En ese momento podrátratarse como una fuente de energía renovable puessu origen, el hidrógeno, es inagotable.

Energía = masa x c

c = velocidad de la luz

2

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energíala

Las fuentes renovables tienen su origen en laenergía que recibe la Tierra fundamentalmenteprocedente del sol, aunque una pequeña parte sedebe también a los campos gravitatorios terrestre olunar.

El 30% de la energía que viene del sol es reflejadapor la atmósfera y el 70% restante la atraviesa, dandolugar a las distintas fuentes renovables.

La mayor parte de esta última (aproximadamenteun 66%) se denomina energía solar directa y produceluz y calor.

Casi todo el resto es responsable de la evaporacióndel agua. Después de un cierto tiempo, ésta vuelvea caer en forma de lluvia o nieve, acumulándose endiferentes zonas. La energía potencial de estas masasde agua a diferentes alturas permite el movimientodel agua y origina la energía hidráulica.

Por otra parte, la distribución no uniforme de laradiación solar en la atmósfera es la causante delmovimiento del aire.

Cuando el aire se calienta, pesa menos que el frío, tiende a subir y es reemplazado por aire más frío.Este es el origen del viento, generador de la energíaeólica. Este viento origina también las olas del mar,que pueden ser aprovechadas como energía de lasolas marinas.

Otra parte de la radiación solar que penetra en laatmósfera es absorbida por las plantas, que realizanla fotosíntesis y la almacenan en forma de energíaquímica. Es el primer paso de la biomasa.

El calor del sol que calienta los océanos produceun gradiente térmico (diferencia de temperaturas)entre las capas superficiales y las profundas del mar,que es aprovechado para generar la energíamaremotérmica.

Por otro lado, las fuerzas de atracción gravitacionalentre la Tierra y la Luna son las causantes de lasmareas. Los flujos y reflujos de estas mareas puedenaprovecharse como energía mareomotr iz.

Por último, las elevadas temperaturas y presionesalmacenadas en el interior de la Tierra dan origen ala energía geotérmica, que en algunas ocasiones seha considerado renovable por ser prácticamenteinagotable.

Reflejadaal espacio

170.000 TW*

SOL

Tierra

Movimientosde planetas

RadiaciónSolar

EnergíaGeotérmica

EnergíaGravitacional

Calentamiento

Calentamiento

RadiaciónInfrarrojaal espacio

EnergíaFotosíntesisBiomasa

Eólica y olasEnergía cinética Energía

Solar y OcéanosCalentamiento Energía

HidráulicaEnergíaCalor latente

Energía potencial

GeotérmicaEnergía

MareasEnergía

0.03%30 TW*

3 TW*0.003%

0.03%

0.3%

33%

66%

120.000 TW

70%

Flujos de energía renovable en el mundo

Renovables

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* Un TW (TeraWatio) equivale a 10 vatios.12

energíala

Inicialmente, el hombre utilizó la energía de supropio esfuerzo físico hasta que se volvió sedentarioy se dedicó a la ganadería, incorporando una nuevaforma de energía, la del trabajo animal.

Desde hace más de 100.000 años, comenzótambién a utilizarse el fuego. Quizás el primerdescubrimiento fuera que el terreno arcilloso sobre elque estaba la hoguera se endurecía y se hacíaimpermeable al agua.

El primer paso sería dar forma al barro y fabricarrecipientes. Aparecía así la primera industria y, conella, la utilización de la energía para usos nodomésticos.

Desde el momento en que el hombre se dedicó ala ganadería, comenzó a utilizar medios de transportediferentes a sus propios pies.

A medida que las sociedades crecían, aparecieronlas primeras ciudades. Su construcción fue posiblegracias al trabajo de esclavos y animales domésticos.En aquellas antiguas sociedades, de cada diezhombres, nueve eran esclavos o siervos.

Las primerasaplicaciones dela energía nomus-cular fueronla navegación yla molienda decereales, que serealizaba me-diante molinosde viento.

Posteriormen-te, la tecnología fue mejorando y seutilizaron los molinos de agua (Grecia Antigua). S eemplearon máquinas muy sencillas, a base de ruedasy pa-lancas, que tenían rendimientos muy pequeños.

Con el tiempo, el consumo de madera para obtenerenergía se hizo muy superior a la capacidad deproducción de los bosques que rodeaban a la ciudad.

La Prehistoria

Historia Antigua

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Historia del uso de laenergía

energíala

Hasta el siglo XVII, los combustibles utilizadosprincipalmente por el hombre eran la madera y elcarbón vegetal. A partir del siglo XVIII comenzó elempleo a gran escala del carbón mineral, sobre todopara la metalurgia del hierro.

La incorporación de la máquina de vapor desde1775, como primera herramienta que no utilizabafuerzas o tracción de origen animal, incidiódecisivamente en los cambios que propiciaron la eraindustrial y en los sucesivos descubrimientos quedarían comienzo a la época contemporánea. Contodos ellos, el consumo de energía aumentópaulatinamente l legando a alcanzar cotasextraordinarias.

La nueva sociedad surgida con la RevoluciónIndustrial también traería consigo nuevas demandasde energía. Los nuevos inventos y sus aplicaciones,como las de la máquina de vapor al transportemediante la locomotora de George Stephenson en1825, diversificaron y ampliaron exponencialmentelas necesidades energéticas de la época.

A finales del siglo XIX aparecerían los motores decombustión interna, la aplicación del gas para lacalefacción y el alumbrado de las ciudades y seavanzaría enormemente en la generación práctica dela energía eléctrica, empezando a utilizarse tambiénla energía cinética producida por el movimiento delagua para generar electricidad.

Los conocimientos sobre la electricidad, eldescubrimiento de la corriente alterna y susposibilidades de transporte y distribución hicieronposible su empleo en lugares que estaban alejados

de sus zonas de producción.El desarrollo de la energía hidroeléctrica se produjo

a la par que el empleo de los combustibles líquidosy gaseosos. Solamente la aparición de la energíanuclear, desarrollada desde la Segunda GuerraMundial, completaría el panorama de las energíasconvencionales que han dominado el siglo XX y lasustitución del consumo energético más tradicionalpor el demandado por las máquinas.

Revolución Industriale Historia Contemporánea

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energíala

Siglo XXI

La Revolución Industrial supuso la evolución delos procesos productivos y el siglo XX se caracterizópor el gran despegue de las comunicaciones. En elsiglo XXI, el protagonismo lo adquiere el desarrollode las nuevas tecnologías, enfocadas a conseguiruna mejora en calidad de vida.

De hecho, en los países desarrollados, la vidacotidiana no se entiende sin infinidad de aparatos quenecesitan consumo energético para su funcionamiento.Pero esta mejora en comodidades va unida a underroche y gasto energético excesivo, que puedeponer en peligro nuestro planeta.

Además, los países más avanzados han llegadoa unos niveles de consumo de energía que agravancada día más las diferencias entre el primer mundoy el que se encuentra todavía en vías de desarrollo.

El modelo energético que existe actualmentedepende, casi en su totalidad, de las energíasconvencionales. Sectores como la industria, el hogaro el transporte están basados en la utilizacióngeneralizada de energías fósiles como el petróleo, elcarbón o el gas natural.

Si nos centramos en el transporte, la dependenciaes casi absoluta: en Europa, el 98% de este sectorutiliza el petróleo como fuente principal de energía.

Por otra parte, el uranio y la energía nuclear realizanuna aportación significativa en la producción deelectricidad.

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energíala

En el gráfico inferior se muestran los consumospor-centuales de los diferentes tipos de energíaprimaria.

El tipo de combustible más consumido es elpetróleo, mientras que los menores consumos se danen las energías renovables (incluida la energíahidráulica).

Porcentualmente, en los últimos 5 años el mayorcrecimiento (el 270%) se ha dado en las energíasenglobadas en Resto, es decir, en la energía eólica,la procedente de residuos sólidos urbanos y la deotros combustibles.

Asimismo es de destacar el consumo de gas naturalque ha crecido en esos mismos años casi un 50%.

Consumo

Producciónnacional

Importación

Zonas deproducción

Zonas deimportación

Petróle

o

Carbó

n

Gas N

atura

l

Uranio

53,8% 15,7% 13,2%

1% 38,5% 1%

Norte deBurgosy costascatalanas

99% 61,5% 99%

Asturias,León yPalencia

Huesca,Huelvay País Vasco

OrienteMedio,Nigeria,Méxicoy Libia

Sudáfrica,Indonesia,EE.UU. yAustralia

Argelia yNoruega

13,4%

20%

80%

9 Centralesnucleares

Nigeria

(1,00%)

(13,41%)

(13,21%)(53,85%)

(15,72%)

(2,80%)

Carbón

Petróleo

Nuclear

Hidráulica

Resto

Gas

Consumo de energía primaria en España.

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Consumo de energíaen España

Consumo de energía final.

(61,00%)

(18,00%)

(14,00%)

(7,00%)

Carbón.

Derivados del gas natural.

Electricidad.

Derivados del petróleo.