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TEMA 14 - CONSUMO Y AHORRO DE ENERGÍA

Cuando, recién levantados, encendemos la luz, o preparamos un zumo de

naranja mientras oímos la radio, o mientras tomamos una buena ducha caliente, no

somos conscientes del lujo que supone el poder hacer tantas cosas sin ningún esfuerzo.

No nos preocupamos de cómo ha llegado el agua hasta el grifo, o cómo ha sido

calentada hasta esa temperatura tan rica.

Los humanos comenzamos a usar la energía externa para nuestro beneficio

cuando aprendimos a dominar el fuego. Nuestro modo de vida ha cambiado

radicalmente gracias a los recursos energéticos que nos ofrece la naturaleza.

Hoy en día utilizamos de muchas formas distintas esos recursos que nos ofrece

la naturaleza, aunque el uso de unas u otras fuentes de energía varíe de país a país. Por

ejemplo, en muchos países no se usa más que madera o carbón vegetal para calentar la

casa o cocinar. Es más, un tercio de la población mundial (unos 2.000 millones de

personas) no puede acceder a ninguna otra fuente.

Además, podemos transformar la energía de cualquier origen en electricidad. La

energía eléctrica puede transportarse muy fácilmente de un lugar a otro, y permite

satisfacer muchas necesidades distintas (movimiento mediante motores, calor mediante

resistencias, por ejemplo) de una manera limpia y cómoda.

Al igual que las demás fuentes de energía, también la electricidad se distribuye

irregularmente por el mundo. Por ejemplo, en nuestro entorno, alrededor del 50% de la

energía se consume en forma de electricidad. Por el contrario, en los países africanos al

sur del Sahara sólo el 10% de la población tiene acceso a la electricidad.

Por desgracia, nuestro consumo de energía actual no hace sino aumentar. Cada

uno de nosotros, según pasan los años, demandamos cada vez más recursos energéticos.

Viajamos cada vez más, o no estamos dispuestos a renunciar al aire acondicionado y

otras comodidades.

De modo que para garantizar nuestro futuro es ineludible limitar el consumo y

utilizar razonablemente los recursos naturales.

Desde la gran crisis del petróleo en los años setenta, los países desarrollados se

concienciaron de la importancia del ahorro energético desde dos puntos de vista: el

ahorro económico y el deterioro medioambiental. Una de las cosas más importantes es

conseguir la concienciación de los consumidores de que derrochar energía no es

sinónimo de calidad de vida.

Al contrario: cuanta más energía se consuma, mayor será el deterioro

medioambiental y con mayor rapidez se agotarán las fuentes de energía existentes. Por

ello, urge adoptar medidas de ahorro energético, minimizando su consumo, sin que ello

signifique una disminución de nuestro actual estado de bienestar, conseguido tras larga

lucha de la humanidad por aprovechar al máximo los recursos de la Naturaleza.

Las soluciones que se están adoptando en la industria son: uso de máquinas más

eficientes, empleo de nuevas fuentes de energía que contaminen menos, sistemas de

cogeneración que permiten rendimientos próximos al 100% , etc…

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Hay que aprender a usar eficientemente la energía. Esto significa no emplearla

en actividades innecesarias y conseguir hacer las tareas con el mínimo consumo de

energía posible. Desarrollar tecnologías y sistemas de vida y trabajo que ahorren energía

es lo más importante para lograr un auténtico desarrollo, que se pueda llamar sostenible.

Por ejemplo, se puede ahorrar energía en los automóviles, tanto construyendo motores

más eficientes, que empleen menor cantidad de combustible por kilómetro, como con

hábitos de conducción más racionales, como conducir a menor velocidad o sin

aceleraciones bruscas.

DEPENDENCIA DE LOS COMBUSTIBLES FÓSILES

Lamentablemente, la mayor parte de la energía

que consumimos hoy día procede del petróleo,

del gas natural o de otros combustibles fósiles.

No se puede decir con seguridad para

cuántos años hay reserva de ellos. Se ha

afirmado repetidas veces que los combustibles

fósiles estaban próximos a agotarse, pero luego

tal vaticinio no se ha cumplido. Pero es verdad

que, si el consumo actual se mantiene constante,

con los datos actuales se pueden prever reservas

de gas y petróleo hasta finales de siglo. Pero no debe olvidarse que las tendencias de

consumo de muchos países que aun no se han incorporado a nuestro modelo de

consumo (como China, Brasil o la India, por ejemplo) se van aproximando al mismo, y

que, en consecuencia, todos los cálculos que se citan más adelante pueden quedar patas

arriba.

Considerando todos los usos de la energía (incluida la generación de

electricidad), las fuentes energéticas primarias usadas principalmente en España son los

combustibles fósiles (81,3%).

En el sector de la generación eléctrica estamos en la misma situación. Es decir,

también la energía empleada para generar electricidad procede mayormente de los

combustibles fósiles: Únicamente el 22% de la generada en España procede de fuentes

renovables.

Resulta clara la dependencia respecto de los combustibles fósiles. Aunque de

hecho tenemos algún que otro yacimiento de gas y de carbón, debemos importar el

petróleo, el gas y el carbón, es decir, los combustibles fósiles.

Pero no somos los únicos. Casi todos los países occidentales avanzados son

pobres en combustibles fósiles. Y según hemos visto en las invasiones y guerras de los

últimos años, las ganas de controlar las regiones que los producen son notorias.

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MEDIO AMBIENTE

Asimismo, los cambios y afecciones que causa la

producción de energía al medio ambiente son de una

importancia enorme.

Podemos ver el humo que producen los combustibles

fósiles cada vez que arrancamos el coche. Pero tampoco

debemos olvidar, cuando encendemos una bombilla o viajamos

en tren, que la electricidad gastada en ese acto procede de una

central eléctrica que, en algún lugar del mundo, ha vertido ese

mismo humo al utilizar combustibles fósiles.

Desde el punto de vista de cuáles son los contaminantes

específicos asociados a la generación y consumo de energía,

cabe destacar por su gravedad:

CO2: Anhídrido carbónico o dióxido de carbono. Origina el llamado efecto

invernadero. En los últimos cien años se ha medido un aumento de la

concentración de CO2 en la atmósfera de algo más de un 30%. El temor

existente es que este gas invernadero esté causando un aumento significativo de

la temperatura media terrestre. Esto origina el famoso cambio climático, que ya

lo vemos en la disminución o descongelación de los glaciares y parte del

casquete polar. Los científicos predicen que en los próximos cien años la

temperatura media de la Tierra subirá entre 1,5 y 6 ºC, provocando alteraciones

climáticas importantes a escala planetaria.

Lluvia ácida: Muchos procesos industriales desprenden gases o sustancias que

contienen SO2 y SO3. Estos gases son precursores de la lluvia ácida. En Europa

y América del Norte la lluvia ácida ha dañado enormemente grandes superficies

boscosas. También daña las construcciones, ataca los mármoles, las piedras

calcáreas y otros revestimientos.

NOx. Óxidos de nitrógeno: Son productos de combustión a temperaturas

mayores de 800 ºC. Por lo tanto, son muy típicos en motores de combustión

interna, así como de turbinas de gas. Los NOx son precursores de la formación

de ozono en la baja atmósfera. Si el ozono es bueno a 60 km de altura, es malo a

nivel del suelo, dado que es un fuerte oxidante, con efectos dañinos sobre la piel,

mucosas y órganos, así como pinturas, revestimientos y otros materiales

inorgánicos. Las regiones metropolitanas están siempre saturadas de ozono.

Desechos nucleares: La gran cantidad de centrales termonucleares de fisión

origina una enorme cantidad de desechos radiactivos. El manejo,

reprocesamiento y almacenamiento de estos desechos es un tema no resuelto.

Más aún, estará cada vez más presente por el volumen que alcanzará en la

medida que las centrales nucleares antiguas deban desmantelarse.

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CONCLUSIÓN

Por todo lo expuesto hasta ahora, en las próximas décadas la humanidad se

enfrentará a varios desafíos:

Eficiencia energética: Será necesario aumentar radicalmente la eficiencia

energética de nuestros procesos y sistemas.

Nuevas tecnologías: Se hace necesario desarrollar e incorporar nueva

tecnología que tienda al aumento de la eficiencia y el ahorro energético, como

los sistemas de cogeneración, arquitectura bioclimática…

Diversificar fuentes energéticas: Actualmente se depende fuertemente de los

hidrocarburos como fuente de energía primaria. Se hace necesario incorporar

nuevas fuentes de energía.

TÉCNICAS DE AHORRO Y EFICIENCIA ENERGÉTICA

Ahora vamos a ver todas las técnicas que están desarrolladas o en vías de desarrollo

que dan una posible y urgente solución a los efectos del consumo descontrolado de

energía.

Sistemas de Cogeneración

Se define cogeneración como el proceso de aprovechamiento de la energía residual

(que se va a tirar) cuando se está produciendo energía eléctrica o mecánica, para otros

usos industriales o domésticos. Por ejemplo utilizar el vapor caliente que sale de una

instalación tradicional, como podría ser una turbina de producción de energía eléctrica,

para suministrar energía para otros usos. Hasta ahora lo usual era dejar que el vapor se

enfriase, pero en esta técnica, con el calor que le queda al vapor se calienta agua, se

cocina o se usa en otros procesos industriales.

Esta técnica se emplea cada vez más en industrias, hospitales, hoteles y, en general,

en instalaciones en las que se produce vapor o calor, porque supone importantes ahorros

energéticos y por tanto económicos, que compensan las inversiones que hay que hacer

para instalarla. Con este método se obtienen eficiencias energéticas que rondan el 90%.

Se comercializan dos modelos de cogeneración:

Cogeneración mediante motor de ciclo diésel: Funciona como un motor

diésel normal al que se ha acoplado un alternador para generar electricidad.

El calor, que normalmente se elimina mediante un radiador y un ventilador,

se conduce por canalizaciones y se usa para diferentes procesos industriales.

Cogeneración mediante turbina de gas: Funciona como los reactores de un

avión. Se utilizan cuando se requieren potencias superiores al Megavatio.

Los combustibles que utiliza son el gas natural, biogás, gasóleo y queroseno.

Los gases calientes de la combustión se hacen pasar por un intercambiador

de calor para poder aprovechar la energía calorífica.

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Arquitectura bioclimática

La arquitectura bioclimática “energéticamente consciente”, definida como aquélla

que establece una relación con su entorno natural que permite alcanzar el bienestar

térmico y lumínico con un consumo menor de energía, es otra sencilla técnica de

eficiencia energética.

En chalets o casas pequeñas medidas tan simples como plantar árboles que den

sombra en verano o que corten los vientos dominantes en invierno, se ha demostrado

que ahorran entre un 15% a un 40% del consumo de energía que hay que hacer para

mantener la casa confortable.

La arquitectura bioclimática pretende principalmente:

Atenuar las oscilaciones de temperatura en el interior de la edificación a lo

largo de todo el año.

Reducir, incluso anular, el consumo energético generado por equipos

mecánicos de acondicionamiento climático.

Reducir las necesidades de iluminación artificial mediante un adecuado

diseño que permita aprovechar la luz natural.

Una de las múltiples aplicaciones en la arquitectura bioclimática la tenemos en la

construcción de edificios con muros tipo invernadero, los cuales combinan la superficie

de acumulación vertical con acabados del uso en colores oscuros de gran absorción, con

vidrio exterior. Una variante de este muro es el denominado muro Trombe, el cual,

sobre el muro invernadero, se complementa con elementos de intercambio de aire. Tiene

unas aberturas en su parte inferior por donde entra el aire frío, y otras en su parte

superior por donde pasa ya caliente, el cual penetra directamente en la vivienda. Este

tipo de muro se puede usar por la noche para refrigerar, cambiando el sentido del aire

mediante unas trampillas reguladoras.

Técnicas de ahorro doméstico

A grandes rasgos, las medidas más importantes son las siguientes:

Calefacción:

o Procurar que las puertas y ventanas cierren perfectamente, empleando

además, persianas adecuadas.

o Utilizar controladamente los sistemas de calefacción, dotándolos de

los dispositivos de regulación apropiados que restrinjan su

funcionamiento a las horas deseadas, y aprovechar el calor residual

allá donde sea posible. Asimismo, se deben cerrar los radiadores

situados en habitaciones que no se utilicen.

o Disponer de sistemas de programación y de termostalización de aire

acondicionado.

o Emplear dispositivos de mayor rendimiento, aunque su coste inicial

sea mayor.

Electrodomésticos:

o En el momento de la adquisición de un electrodoméstico se debe

procurar que sea de baja potencia pues, incluso aunque su precio sea

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más caro, la inversión se amortizará en muy poco tiempo a causa del

menor consumo energético. Se debe procurar que tengan una

certificación energética de la clase A, que es la más eficiente.

o Los frigoríficos, aunque sean de poca potencia, consumen mucha

energía, pues están conectados continuamente. Por ello, se debe

regular adecuadamente la temperatura, procurar que las puertas

queden perfectamente cerradas y evitar que en el congelador se

acumule una capa de escarcha de más de 6 mm de espesor, pues su

rendimiento disminuirá.

o Las lavadoras y los lavavajillas conviene utilizarlos a plena carga, y

en el caso de las primeras intentar utilizarlas con agua fría.

o No dejar mucho tiempo la puerta del frigorífico abierta.

Restricción del uso de electricidad:

o No dejar luces encendidas en lugares no utilizados.

o Intentar aprovechar al máximo la iluminación natural.

o Usar bombillas de bajo consumo.

o No dejar la televisión ni la radio encendidas cuando no se estén

viendo o escuchando.

Agua: El agua es un bien escaso y cuyo suministro a las viviendas requiere

un consumo considerable de energía. Por eso, hay que ahorrar agua en todo

lo posible:

o Colocar una o dos botellas llenas dentro de la cisterna; de esta forma

se pueden ahorrar 1 ó 2 litros cada vez que se use.

o Cerrar el grifo al lavarse los dientes y al afeitarse; se evitará gastar

unos 10 litros de agua.

o Ducharse en vez de bañarse significa ahorrar 150 litros de agua.

o Reparar urgentemente las averías de grifos y cañerías, pues el goteo

de un grifo significa una pérdida de 30 litros de agua al día.

o Colocar difusores en los grifos; de esta forma se aprovecha mejor el

agua, reduciendo su consumo.

Ahorro de combustible en el transporte

En España, el transporte emplea algo menos de la mitad de todo el petróleo

consumido en el país. En todo el mundo los automóviles, especialmente, junto a los

demás medios de transporte, son los principales responsables del consumo de petróleo y

de la contaminación y del aumento de CO2 en la atmósfera. Por esto, cualquier ahorro

de energía en los motores o el uso de combustibles alternativos que contaminen menos,

tienen una gran repercusión.

Las mejoras en el diseño aerodinámico de los automóviles, su disminución de peso y

las nuevas tecnologías usadas en los motores permiten construir ya, automóviles que

hacen 25 km por litro de gasolina y se están probando distintos prototipos que pueden

hacer 40 km y más por litro.

También se están construyendo interesantes prototipos de coches que funcionan con

electricidad, con metanol o etanol o con otras fuentes de energía alternativas que

contaminan menos y ahorran consumo de petróleo. Los coches eléctricos pueden llegar

a ser interesantes cuando sus costos y rendimientos sean competitivos, pero siempre que

usen electricidad producida por medios limpios. Si consumen electricidad producida en

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una central térmica, generan más contaminación que un coche de gasolina. Por esto sólo

interesan coches eléctricos que consuman electricidad producida con gas o, mejor, con

energía solar o hidrógeno.

El uso de hidrógeno como combustible es especialmente interesante. Los científicos

están estudiando la manera de producirlo con ayuda de células fotovoltaicas cuya

electricidad se usa para descomponer el agua por electrólisis en hidrógeno y oxígeno.

Después el hidrógeno se usa como combustible en el motor del coche. Vuelve a unirse

con el oxígeno en una reacción que produce mucha energía, pero que no contamina

prácticamente nada pues regenera vapor de agua, no forma CO2 ni óxidos de azufre, y

los pocos óxidos de nitrógeno que se forman son fáciles de controlar. Por ahora se han

construido algunos prototipos, pero todavía sus costos y sus prestaciones no son

suficientemente buenos para comercializarlos.

Sin duda, el futuro del transporte irá por combustibles alternativos y motores que

consuman menos, pero además del avance tecnológico, es necesario que la legislación

favorezca la implantación de los nuevos modelos y que se cree un estado de opinión

entre los consumidores de vehículos que favorezca la venta de los coches que ahorren

energía.

Pautas para conducir económicamente:

Utilizar el sistema de ventilación del automóvil, en vez de llevar las

ventanillas bajadas.

No llevar colocada la baca en caso innecesario, pues el consumo de

combustible se incrementa en un 16%.

Utilizar neumáticos en buen estado y con la presión adecuada.

Efectuar revisiones periódicas del motor, de manera que esté siempre a

punto.

No mantener el motor del coche a ralentí cuando el vehículo vaya a estar

parado más de dos minutos; consume menos energía parando el motor y

volviendo a arrancarlo.

Es muy importante recordar que circular a 120 km/h supone un 35% más de

consumo de combustible que a 100 km/h.

Industrias y reciclaje

En los países industriales la industria utiliza entre la cuarta parte y un tercio del total

de energía consumido en el país. En los últimos años se ha notado un notable avance en

la reducción del consumo de energía por parte de las industrias. Las empresas se han

dado cuenta de que una de las maneras más eficaces de reducir costos y mejorar los

beneficios es usar eficientemente la energía.

Reciclar las materias primas es una de las maneras más eficaces de ahorrar energía.

Aproximadamente las tres cuartas partes de la energía consumida por la industria se usa

para extraer y elaborar las materias primas. Si los metales se sacan de la chatarra sólo se

necesita una fracción de la energía empleada para extraerlos de los minerales. Así por

ejemplo, reciclar el acero emplea sólo el 14% de la energía que se usaría para obtenerlo

de su mena. Y en el caso del aluminio la energía empleada para reciclarlo es sólo el 5%

de la que se usaría para fabricarlo nuevo.

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Tecnologías limpias de combustión

Son aquellas que intentan eliminar o reducir los subproductos contaminantes de los

combustibles, antes de la combustión (lavado de carbones en la mina, eliminado del

óxido de azufre o desulfuración), durante la combustión (optimizar las combustiones del

carbón mediante inyecciones de sorbentes para los gases derivados del azufre y control

de las combustiones) y después de la combustión mediante procedimientos para

depuración de gases de combustión (captación de partículas, eliminación del óxido de

azufre (SO2), eliminación de óxidos de nitrógeno (NOx), utilización de catalizadores,

tanto en los procesos industriales como en los coches).

Diversificación energética

Son aquellas que se emplean fundamentalmente como alternativa o combustibles de

sustitución a los combustibles fósiles mayoritariamente empleados. Además de los

carburantes de sustitución, en el ámbito de la diversificación se reconocen las energías

alternativas (expuestas en unidades didácticas anteriores) no basadas en la combustión,

las cuales pueden ser las de origen terrestre (nucleares y geotérmicas) y las renovables

procedentes de la irradiación solar y de la gravitación.