TEMA 3

EL CONSUMO DE ENERGÍA ES ESPAÑA Y ES EL MUNDO. CRITERIOS Y TÉCNICAS DE AHORRO ENERGÉTICO. ENERGÍAS ALTERNATIVAS.

0- Introducción

1- El Consumo de la Energía en España.* Consumo español bruto* Balances energéticos.* Diagramas de flujo energético.

2- El consumo de la Energía en el mundo.* Evaluación histórica.* Agrupamiento por áreas.

3- Criterios y técnicas de ahorro energético.* Criterios de ahorro energético.* Técnicas de ahorro energético.

4- Energías alternativas o limpias* Recursos naturales. * Clasificación de las Energías alternativas o limpias.

5- Conclusiones.

0- INTRODUCCIÓN

Para las sociedades modernas industrializadas, la energía constituye un gran problema, ya que influye en aspectos sociales, ambientales, éticos y estratégicos. La utilización de la energía se ha convertido desde hace tiempo en una preocupación mundial. Este hecho se pone de manifiesto en la Conferencia del cambio Climático de la Haya en el año 2000.

El balance energético es el cómputo de las de las necesidades de energía en sus diversas formas. Para cubrir estas necesidades se dispone de producción propia y de importaciones. En un balance equilibrado se cumplirá que:

Consumo de Energía= Producción de Energía

Las unidades que se suelen emplear para los balances energéticos son:- el TEC ( Toneladas Equivalentes de Carbón)

1 TEC= 29 1010 J - y el TEP (toneladas Equivalentes de Petróleo).

1 TEP = 4.18 1010 J

Las energías primarias son las fuentes energéticas en su estado natural. Para hacerlas aptas para el consumo deben someterse a procesos de transformación.

Los diagramas de flujo energéticos representan los diversos usos de la energía desglosada por fuentes primarias, así como sus orígenes y las perdidas en los procesos de transformación. Nos sirven para darnos cuenta de que entre la fuente primaria y el consumo final hay un elevado porcentaje de energía (a veces del 80% ) que se pierde.

Actualmente, debido a la facilidad procesamiento, es mayoritario el consumo de fuentes de energía fósiles y nucleares frente a las renovables, produciendo agotamiento de reservas y contaminación atmosférica. El objetivo es que en el año 2010 los países de la Unión Europea cubran mediante Energía renovables el 12% de la demanda total (Programa Alterner).

En cuanto a la evaluación histórica del consumo de Energía las Energías primarias de consumo más habitual son: - El carbón: A principios de siglo XX era casi la única fuente de Energía en transporte, industria y uso

doméstico. Va siendo poco a poco sustituido por los derivados del petróleo. Actualmente se usa casi exclusivamente en centrales térmicas para la producción de electricidad.

- El petróleo: Es de gran importancia a nivel mundial y seguramente seguirá aumentando su interés durante años. A partir de 1973 los países consumidores inician planes de ahorro energético. El mercado internacional está constituido por Organización de países Exportadores de petróleo (OPEP), que posee el 70% de las

reservas mundiales. A raíz del aumento de precios, países como Noruega y Reino Unido pusieron en marcha explotaciones de yacimientos en el Mar del Norte.

- El gas natural: Cada vez con mayor presencia, una vez superadas las dificultades de su transporte. Como ventajas: alto poder calorífico, combustión limpia sin residuos, facilidad de utilización y gran versatilidad.

- La Energía hidráulica: Su cuota de producción se ha mantenido a nivel mundial. Aunque el agua es inagotable, su aprovechamiento presenta dificultades. Requiere caudales abundantes y regulares. Es necesario construir presas con gran desnivel y en zonas inundables para reducir el impacto ambiental.

- La Energía nuclear: Energía más reciente utilización. Hasta los años 70 no tenia importancia, aumentó mucho en los años 80 (años de crisis); sin embargo su peso ha disminuido un poco desde los años 90 debido a las grandes inversiones requeridas y a los problemas de residuos nucleares producidos (Chernóbil, 1986).

1- EL CONSUMO DE LA ENERGÍA EN ESPAÑA

1.1. Consumo español bruto

España es un país industrializado y desarrollado, por lo que tiene un elevado consumo de energía. El consumo español bruto de energía supera al de todos los países africanos juntos (exceptuando los grandes productores de Energía: Sudáfrica, Argelia y Egipto), aunque en términos absolutos nos quedamos lejos de los países más industrializados como Japón, EEUU, Alemania, Francia y Reino Unido.

En términos generales, el consumo de Energía ha ido aumentando en los últimos decenios, aunque disminuyó con la crisis del petróleo (crisis energéticas de los años 70), para en los últimos años volver a acelerar su crecimiento.

Consumo de Energía en España:Petróleo 55%; Carbón 17% Energía nuclear 14%; Gas natural 10,5%; Energía hidráulica 3%;

Otros 0,5%.Producción de Energía en España:

Nuclear 52%;Carbón 34%; Energía hidráulica 11%;Otros 1,5%; Petróleo 1%; Gas natural 0,5%

1.2. Balances energéticos

Se puede observar que existe una gran diferencia entre lo que España produce y lo que consume, lo que nos obliga a importar muchas energías fósiles para satisfacer nuestras necesidades internas. Esto nos marca el grado de dependencia del exterior, que en el caso del petróleo es del 65%, muy superior al de la media comunitaria (46%).

1.3. Diagramas de flujo energéticos

La principal energía utilizada es el petróleo que desde los años 60 está sustituyendo al carbón y llegando a suponer un 70% del consumo.

La segunda energía primaria en importancia es el carbón, que emergió como consecuencia de la crisis energética, alcanzando el 25% en los años 80, pero que debido al abaratamiento de los crudos desde 1986 está disminuyendo progresivamente su importancia. En España se debe realizar una reestructuración de la minería del carbón (Asturias, León, La Coruña, Teruel).

La tercera energía en importancia es la Energía nuclear. España tiene un elevado número de inversiones sometidas a moratoria nuclear, lo cual provocará que en los próximos años descienda su participación en el consumo.

La cuarta energía en importancia es el gas natural, con una baja participación en el consumo español. En España existe un bajo nivel de utilización (6%) frente al 18% de media en la comunidad. España ha tenido una incorporación tardía y muy vulnerable a suministros exteriores. El fuerte impulso de la red de distribución nacional interna está facilitando su presentación, así como el gasoducto Africa-Europa para el que existe un acuerdo a largo plazo entre España, Marruecos y Argelia desde el año 1998. El problema del gas natural es su elevado precio.

La quinta Energía en importancia es la energía hidráulica. Es una energía muy fluctuante al estar vinculada al irregular régimen de precipitaciones peninsulares. Su participación en el consumo tiende a disminuir. Destacan, tan solo, las cuencas hidrográficas con gran indice pluviométrico (Tajo, Duero, Ebro).

2- EL CONSUMO DE ENERGÍA EN EL MUNDO.

El consumo de energía es uno de los indicadores más fiables del grado de desarrollo económico de un país, algo que está totalmente vinculado con el bienestar social. Así la demanda energética de un país se asocia con su capacidad industrial y con el nivel de vida alcanzado por sus habitantes. Existe una gran correlación entre consumo energético y crecimiento económico, puesto que el elevado porcentaje de la energía que se utiliza en el mundo es absorbido por los países desarrollados.

2.1. Evolución histórica

Tras 2 decenios (años 60 y 70) de intenso crecimiento de la demanda energética, la crisis económica interrumpe esa trayectoria, desacelerando el crecimiento del consumo. A partir de 1979 se produce un retroceso.

El cambio de la evolución de la demanda se debió a 2 factores:1) El efecto renta: consecuencia directa de la crisis económica (disminuye la renta de los consumidores).2) El efecto sustitución: debido al encarecimiento de la energía, lo que hacia ahorrar ésta y reemplazar

equipos más sofisticados por otros menos innovadores.

Un estudio desglosado por Energía Primarias, nos muestra 2 periodos perfectamente diferenciados: a) Crisis económica (1979): Con respecto al petróleo, éste retrocedió mucho en los años de crisis pues era una de las energía más encarecidas. Sin embargo, el gas natural aumento su aportación en el consumo y el carbón se mantuvo estable pese a que desde hacía decenios su papel descendía al ser sustituido por el petróleo. La energía nuclear aumento por 6.b) Nuevo ciclo de crecimiento (desde mediados de los años 80): La revolución económica de los países industrializados y la disminución de los precios de crudos y carbón, hizo que se iniciara un nuevo ciclo de crecimiento de consumo, alcanzando en los años sucesivos máximos históricos.

A nivel mundial,- el petróleo es la energía primaria más utilizada- le sigue el carbón- después el gas natural,-la energía hidráulica y- por último la energía nuclear.

Las 3 primeras tienen una participación en el consumo mundial mucho más elevada que el resto.

3- CRITERIOS Y TECNICAS DE AHORRO ENERGÉTICO

- Intensidad energética: Es el volumen de energía necesario por unidad de producto. En los últimos años la intensidad energética se ha reducido considerablemente en los países industrializados debido a la presión de los precios y a las políticas energéticas. - Eficiencia energética: Consiste en producir lo mismo en el menor imput de energía posible. El objetivo es que vaya aumentado mediante aumento del rendimiento de máquinas y disminución de pérdidas de energía en procesos de transformación y transporte.

3.1. Criterios de ahorro energético

Destacan los siguientes:

- Racionalización y ahorro de Energía. Modificación de los hábitos de consumo:- hogar (electrodomésticos eficientes. Control de iluminación),- Industria (sustitución hacia fuentes de Energía menos dañinas).- Transporte (transporte público o vehículos eléctricos, sector terciario (mediante sistemas de acondicionamiento eficientes).

- Disminución de la dependencia del petróleo: altos precios y contamina (con otros combustibles como gas natural o Energía renovables).

- Utilización de gas natural a nivel doméstico e industrial (elevado poder calorífico, sustituye al gasóleo en sector eléctrico).

- Utilización de tarifas nocturnas (contratación específica, reduciendo un 50% la tarifa en kwh durante la noche).

3.2. Técnicas de ahorro energético

* A nivel industrial:

- Cogeneración: Permite la producción y aprovechamiento combinado del calor y la electricidad. El vapor generado en la caldera se extrae en determinados puntos de la turbina para suministrar calor a procesos industriales o en sistemas de calefacción urbana. Permiten rendimientos mayores que los conseguidos en producciones separadas de electricidad y calor y su impacto ambiental es menor cuando el combustible usado es el gas natural. Con la cogeneración se podría utilizar hasta el 80% de la energía suministrada.

- Recuperación industrial: La industria es una gran consumidora de energía. Se utilizan técnicas que sirven para ahorrar energía. Puede ser muy rentable a medio y largo plazo. Algunas de éstas podrían ser.

* Ahorro de electricidad: + Utilizar hornos con paredes que absorban poco calor.+ Insuflar O2 para activar la combustión en los quemadores.+ Reciclar materiales.+ Evitar horas punta de consumo.+ Bombas de buen rendimiento.+ Instalaciones en buen estado.

* Ahorro de calor+ Recuperación de calor para calentar agua.+ Aislamiento de edificios.

* A nivel doméstico

- Casas termo o soluciones arquitectónicas: Aislamiento térmico y de humedad de las construcciones mediante edificios estancos (poliéster expandido o lana de vidrio, espumas y materiales sintéticos). Los arquitectos apenas se ocupaban de estos aspectos hasta hace poco. Es interesante, analizar variables como situación, tamaño de la fachada en relación al volumen que encierra, evitar fachadas acristaladas, etc. Un buen estudio de todo esto puede disminuir el consumo de energía a lo largo de la vida útil del edificio.Otra posibilidad es la captación energía solar en los edificios mediante técnicas como el efecto invernadero.

- Contadores de calorías: Se colocan en las viviendas comunitarias de modo que permitan saber exactamente el gasto cada vecino. Esto se basa en medir la cantidad de agua que circula por la instalación y su Tª cuando entra y sale de la vivienda, así se calculan las calorías consumidas. Otro sistema es colocar en las viviendas un tubo lleno de líquido (ciclohexanol tetralino) que se evapora en cantidad proporcional al calor desprendido). El volumen evaporado y energía consumida se lee directamente del tubo.

- Bomba de calor: Sistema que produce calor con mayor rendimiento que la energía consumida (gran eficacia). Usos secado de ladrillos, acondicionamiento de hogares, calentamiento de piscinas…

- Termostatos y sistemas de control integral: Sistemas que abren o cierran mediante válvulas automáticas los radiadores cuando se alcanzan unas Tª determinadas. Se colocan en habitaciones, oficinas, etc, para que estas no estén sobrecalentadas sino que se encuentren a la Tª adecuada según la actividad a realizar. Descendiendo 1ºC se ahorra un 7% de combustible. La domótica hace posible el control por parte del usuario de todas y cada una de las funciones de su red eléctrica, amplia las posibilidades de control de la climatización, funcionamiento de los electrodomésticos, iluminación, etc.

- Transportes: Fuente muy importante de despilfarro de energía y a la vez producen agotamiento de reservas de petróleo y contaminación medioambiental. Algunos factores que incluyen en el ahorro de combustible son: + Buen estado + Evitar altas velocidades + No forzar el motor Es necesario adoptar políticas energéticas encaminadas a evitar el excesivo uso de vehículos privados, potenciando el uso del transporte público. El desarrollo de las telecomunicaciones (fax, Internet, móvil) también contribuye al ahorro energético ya que evita desplazamientos innecesarios.

- Otras. Ubicación adecuada de electrodomésticos; Restricción del uso de la electricidad; Utilización racional de la iluminación en el hogar, industrial y comercial; Ahorro de agua en las viviendas, evitando el despilfarro.

4 - ENERGÍAS ALTERNATIVAS O LIMPIAS

4.1. Recursos naturales

Se pueden clasificar en: recursos no renovables y recursos renovables.- Recursos no renovables: petróleo, carbón y gas natural, es decir los combustibles fósiles y la energía nuclear. Todas las formas de energía útiles derivan de unos pocos recursos naturales o fuentes de Energía primaria. Están limitados en cuanto a su cantidad total disponible y entraña las secuelas de contaminación química, térmica o radiactiva que conlleva el uso de las energía fósiles o nucleares

- Recursos renovable: La constituyen las energías limpias o alternativas. Se llaman así porque están encaminadas a la minimización de residuos. Se generan en procesos cíclicos por lo que no se encuentran sujetos a la posibilidad de agotamiento. Mientras el ciclo perdure dispondremos de este recurso.

4.2. Clasificación de las energías alternativas o limpias

1) Energía solar. Es potencialmente la más importante de todas. El aprovechamiento de la energía solar se ha orientado en 2 direcciones:

- Utilización como fuente de calor: se basa en la instalación de colectores solares (sistemas construidos por paneles con conducciones que son calentadas directamente por el Sol). En calefacción de edificios y usos sanitarios.

- Producción de electricidad: Se logra mediante paneles de células solares (se basan en un metal semiconductor, el silicio, que por efecto voltaico genera una corriente al recibir los fotones de la luz). Buenas expectativas en pequeñas instalaciones (zonas instalaciones (zonas rurales).

Otras formas de obtener electricidad es la construcción de centrales solares donde el foco caliente es un horno solar, lugar donde se concentra la energía solar mediante un espejo o campo de espejos que pueden cubrir superficies considerables. En el futuro estas centrales darán grandes potencias (Termoquímica solar).

* Ventajas: gratuita, limpia, inagotable y no contamina.* Inconvenientes: discontinua, aleatoria, rendimiento bajo (10%), inversión inicial elevada y problemas de almacenamiento.

2) Energía eólica: Uso del viento como fuente energía mecánica se remonta a miles de años atrás, tanto en aplicaciones marítimas como en terrestres. Su origen se debe a la Energía solar que debido a diferencias de Tª provoca Energía cinética (movimiento de aire). El aprovechamiento de la fuerza del viento por medio de molinos es una técnica muy antigua (siglo VII en Europa procedente de Oriente). Actualmente se trata de producir electricidad por medio de aerogeneradores (aparatos con aspas similares a hélices de avión) que al girar por efecto del viento accionan un alternado que produce la corriente. Tipos Darricus . Savonius y NASA.

* Ventajas: gratuita, sencilla, abundante, limpia, sin residuos, carácter universal del viento, requieren una tecnología perfectamente conocida. * Inconvenientes: Intermitente, dificuldad de almacenamiento, incontrolable, ruidosa, generadores costosos.

3) Energía marina: Recurso casi inagotable. El potencial energético marino puede aprovecharse de distintas formas:

- Diferencias térmicas entre las capas de agua a diferentes profundidades (energía térmica marina). Consiste en la obtención de electricidad utilizando como focos caliente y frío capas de agua marina a distintas temperaturas Tª superficial unos 28 – 30ºC y Tº de agua profunda unos 4ºC.

- Mareas (Centrales mareomotrices). Tienen un funcionamiento similar a las centrales hidráulicas pero en este caso el desnivel que provoca la caída del agua es el existente entre la bajamar y la pleamar son de 14 metros.

- Energía de las olas (mecanismos flotantes). La energía de las olas es la producida por el movimiento de estas que tiene su origen en el viento que sopla sobre la superficie del mar. El aprovechamiento de esta energía se basa en disponer de mecanismos flotantes que al ser movidos por el oleaje provocan la rotación de una turbina. Muy extendido en Gran Bretaña y Japón.

* Ventajas: gratuita, limpia, no contamina.* Inconvenientes: coste inicial alto, irregular, modifica el medio.

4) Energía de la biomasa y tratamiento de residuos sólidos: Fuente de Energía renovable obtenida a partir de residuos agrícolas y forestales, residuos industriales, subproductos biodegradables y productos agrícolas y forestales tratados de forma adecuada. Su objetivo es producir calor para aprovechamiento industrial y doméstico. En la Unión Europea es la fuente renovable más utilizada (55%).

Además destacar los residos sólidos urbanos (RSU) mediante los que se obtiene metería orgánica y su posterior fermentación permite obtener abono y compost. Los restos no aprovechables se incineran y con el calor se produce vapor de agua que mueve los turbogeneradores produciendo energía eléctrica.

* Ventajas: disminución de los residuos, limpia.* Inconvenientes: en ocasiones es escasa y tarda muchos años en recuperarse (talas incontroladas).

5) Energía geotérmica: Se trata de producir calor o electricidad utilizando el calor interno de la Tierra. La primera se realizó en Italia (región de Toscaza, Larderello, con vapor subterráneo de unos 200ºC). La utilización de calor se basa en la detección de mantos acuíferos a suficiente Tª. Para ello se perfora el terreno hasta el manto con 2 tubos, uno por donde se extrae el vapor o el agua y otro por donde se inyecta el agua utilizada. Se clasifican en:

- Energía geotérmica de alta entalpía. El yacimiento produce vapor. Se utiliza para accionar directamente las turbinas prductoras de electricidad.

- Energía geotérmica de baja entalpía. Se obtiene agua caliente. Su empleo será para calefacción o refrigeración ya que ésta tiene menor entalpía y la producción de electricidad sería muy cara. Estos yacimientos de agua son más frecuentes que los de vapor. Los usos de la energía geotérmica se restringen a calefacción, técnicas agrarias y proceso de secado de cosechas.

(La entalpia es la cantidad de Energía que posee un cuerpo por unidad de masas).

El caso más destacado son los Géissers (manantiales o fuentes naturales que lanzan al aire, a intervalos más o menos regulares. Columnas de agua o vapor que se elevan a una altura de varias decenas de metros). Las regiones donde más abundan los Geisers son EEUU (destaca el parque de Yellowstone, que posee más 100 Geisers activos). Islandia y Nueva Zelanda.

* Ventajas: producción de pocos residuos, limpia.* Inconvenientes: tecnología costosa.

5 - CONCLUSIONES.

Las reservas de combustibles fósiles son limitadas y las Energías alternativas tardarán aún en estar a punto, por ello es necesario:

* Desarrollar procedimientos que consuman menos Energía* Luchar contra el despilfarro.* Aumentar la información al público.* Diseñar equipos más eficaces.* Aumentar los rendimientos.* Introducir reglamentos adecuados.

BIBLIOGRAFÍA* Borrachina M. et al H litro de la Energía FAE.* UNESA. La electricidad en España, 235 pregunatas y respuestas.* Piorno A. Energías renovables; aproximación a su estudio.