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TECNOLOGÍA El consumo de la energía •1

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TEMA 3: El consumo de la energía en España y en el mundo. Criterios y técnicas de ahorro energético. Energías alternativas.

Esquema. 1.- Introducción. 2.- El Consumo de energía. 2.1.- Equivalencias caloríficas. 2.2.- Evolución histórica. 2.2.1. A nivel mundial. 2.2.2. En España. 3.- Criterios y técnicas de ahorro energético.

Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética Concepto de Intensidad energética

Concepto de Eficiencia Energética 4.- Energías alternativas. 4.1.- Energía geotérmica. 4.2.- Energía mareomotriz. 4.3.- Energía eólica. 4.4.- Energía solar. 4.5.- Energía de la biomasa. 5.- Conclusiones. 6.- Referencias bibliográficas y documentales. 1.- INTRODUCCIÓN.

La mayoría de los países de nuestro entorno son conscientes de la importancia de la eficiencia energética como parte integrante de los procesos productivos y de las condiciones de confort y bienestar de la población. El consumo energético de España crece, mientras disminuye en Europa. Además, el hecho de que la Unión Europea y los restantes países de la OCDE posean un grado de dependencia elevado (entre el 50% y el 80%) de las importaciones energéticas del exterior, hace imprescindible la búsqueda de métodos de reducir el consumo por unidad de actividad económica o por nivel de confort, con la finalidad de mejorar la competitividad global de la economía mediante un uso eficiente de la energía.



Por ello, los distintos países industrializados están adoptando, por sí mismos o en organizaciones supranacionales, diversas medidas que fomentan el ahorro y la mejora de los índices de intensidad energética. Todas las aproximaciones sobre la energía coinciden en dar importancia prioritaria al incremento general de la eficiencia en el uso de la misma. Sin duda, este es uno de los objetivos energéticos en el diseño de políticas que tengan como horizonte el desarrollo sostenible del modelo, entendido como mejora de la competitividad, la garantía de abastecimiento con la adecuada seguridad y calidad, conjuntamente con la protección del medio ambiente. Hay muchos ejemplos de aplicaciones de la eficiencia o técnicas de ahorro que son poco costosas y se amortizan con mucha rapidez. Por otro lado, también es cierto que mucha tecnología disponible no se utiliza en toda su capacidad para la mejora de la eficiencia. El reconocimiento de carencias pondría mayor énfasis en el aprovechamiento de la tecnología disponible más eficiente. Uno de los efectos de la crisis de la energía de la década de los 70 fue el de posicionar la energía en el núcleo de la política económica. De esa forma, una vez identificada la energía como factor principal de la economía a lo largo de los últimos 30 años, se ha procedido a instaurar, de forma permanente, una serie de elementos de planificación energética, como son: el análisis de la estructura de suministro, estrategias de diversificación, prospectiva de demanda y de mercado y estrategias que han conducido a las denominadas planificaciones energéticas. Esta planificación, por su carácter estratégico, se soporta en consideraciones socioeconómicas, geopolíticas, tecnológicas y medioambientales. Ese análisis pormenorizado y crítico ha tenido la virtualidad de identificar las denominadas políticas de eficiencia energética.

Los elementos básicos de la política energética española:

• Propiciar el crecimiento económico, de manera que el suministro de energía no sea en ningún caso un cuello de botella, es decir, una limitación, para seguir escalando posiciones en convergencia real con los países más prósperos.

• Garantizar la seguridad del suministro en condiciones adecuadas y asumibles de calidad y precio a toda la población, a pesar de la muy elevada dependencia exterior, y,



• Compatibilizar el uso de la energía con una protección efectiva del medio ambiente, de manera que se cumplan las exigencias de un desarrollo sostenible a largo plazo.

La reducción de la intensidad energética es un objetivo prioritario para cualquier economía, siempre que su consecución no afecte negativamente al volumen de actividad. 2.- EL CONSUMO DE ENERGÍA. 2.1.- Equivalencias caloríficas.

La energía utilizada proviene de distintas fuentes, con diverso poder calorífico:

- 1 kg de petróleo da por combustión 10.000 kcal. - 1 kg de gas natural da por combustión 8.000 kcal. - 1 kg de hulla da por combustión 7.000 kcal. - 1 kg de lignito da por combustión 2.300 kcal. - 1 kw/h de corriente eléctrica proporciona 2.800 kcal.

Por ello, para poder hacer comparaciones, se han establecido unidades de equivalencia.

La antigua supremacía del carbón hizo que, durante varias décadas, se utilizara como unidad de comparación la Tonelada equivalente de carbón (Tec); en el momento de la supremacía de los hidrocarburos se recurre a la Tonelada equivalente de petróleo (Tep).

Dado que el poder calorífico del petróleo es una vez y media el del carbón, existe la misma relación, a iguales cantidades de energía entre los dos sistemas de equivalencia. 2.2. Evolución histórica. 2.2.1. A nivel mundial. Si definimos la energía como la capacidad de producir trabajo, para valorar su importancia tenemos que llegar al último tercio del siglo XVIII en que comienza la Revolución Industrial.

La demanda energética era modesta hasta principios del siglo XX (770 Mtec en 1.900), aumentó sensiblemente antes de la Primera Guerra Mundial (1.800 Mtec en 1.913) y después se estabilizó durante un cuarto de siglo (cerca de 1.900 Mtec en 1.929).



Después de 1.945, la demanda aumentó con rapidez: 2.500 Mtec en 1.950 – 4.200 en 1.960 – 6.800 en 1.970 Más de 10.000 en 1.975, o sea unos 6.500 Mtep, nivel que se superó en la década de los ochenta: 8.000 Mtep en 1.989. Además el papel de las diversas fuentes se modificó a lo largo de las décadas. El desarrollo industrial se inició con el empleo masivo del carbón como producto energético, que, paulatinamente, fue sustituido por petróleo, especialmente en las décadas de los 50 y 60, ya que era enormemente barato. Este bajo precio de los crudos de petróleo fue lo que aceleró enormemente el consumo de dicho combustible. Además de que los precios eran muy bajos, durante años se mantuvieron muy estables, hasta que al comenzar la década de los 70 se produjeron una serie de acontecimientos que cambiaron totalmente la situación del abastecimiento de petróleo. Entre estos acontecimientos hay que destacar cinco:

a) El enorme crecimiento que se producía anualmente, en todos los países, pero especialmente en los industrializados, del consumo de petróleo, lo que dio lugar a extracciones masivas en los países productores (principalmente los países árabes).

b) La enorme dependencia del petróleo de las economías de occidente. c) La guerra de Vietnam, que debilitó y alteró enormemente la

economía de Estados Unidos. d) La prosperidad creciente de los países del Mercado Común europeo

y Japón, que resultaron fuertes competidores de los productos norteamericanos.

e) El estallido de la guerra árabe – israelí en 1.973, que hizo despertar la conciencia árabe, impulsando las actuaciones y unión de los países de la O.P.E.P. (Organización de Países exportadores de Petróleo).

Así, a partir de 1.973 con cerca de las 2/3 partes del mercado en manos de la O.P.E.P., obligó a los países no productores, y en general, a la economía mundial, a un replanteamiento de la política energética, ya que la factura petrolera pasó de un =,5% del P.I.B. a un 5,0% del P.I.B. mundial, por un lado, a una drástica reducción del consumo y, por otro, a una búsqueda de energías alternativas (energías renovables), a la potenciación de otras fuentes en declive (como el carbón) y, paralelamente, a la localización y explotación de yacimientos de hidrocarburos propios, por ejemplo Gran Bretaña, Noruega China.

La energía de origen nuclear, que en un principio se beneficia de la situación, vio frenado su incremento a mediados de la década de los ochenta debido a las grandes inversiones que necesita y a la



sensibilización de la opinión pública mundial respecto a su peligro y contaminación, a la vez que se producía una desaceleración en las expectativas de consumo de energía. A pesar de la caída de los precios del petróleo en 1.985 y 1.986 (la O.P.E.P. ya apenas controlaba 1/3 del mercado), la experiencia mundial de los setenta hizo que no se repitieran ya los esquemas anteriores a la crisis energética, si bien indujeron una cierta paralización de algunas fuentes alternativas, al no ser competitivas con el petróleo, por ejemplo la caña de azúcar para producir alcohol de quemar en Brasil o una relativa paralización coyuntural en algunos países de la extracción de carbón. No obstante, la lección aprendida de un cierto despilfarro de las fuentes de energía no renovables como el petróleo, movió a una toma de conciencia mundial sobre la energía, que condujo a decisiones prospectivas de cara al año 2.020, y a tener más en cuenta las reservas probadas. La Conferencia Mundial de la Energía y la Agencia Internacional de Energía atómica han elaborado las cifras de reservas, considerando reservas estimadas como técnica y económicamente explotables, las siguientes: Carbones, 8.600 Tec en el año 2.020; las reservas de petróleo convencional se estiman en 0,33 Gtec., parte de éstas se sitúan en zonas polares o bajo aguas profundas; las reservas de gas natural se estiman en 96.197 Gm3.; los recursos hidráulicos renovables se estiman en 1.150 millones de Tec/año; los yacimientos de uranio contienen unas 985.000 Tm.

2.2.2. En España. En España, a diferencia de lo que ocurrió en la mayoría de los países de la OCDE, hasta finales de los setenta no se inició una política efectiva de eficiencia energética orientada a hacer frente a los cambios que se



habían ido produciendo en nuestro país desde entonces, entre los que se deben considerar principalmente los siguientes:

- Fuerte crecimiento de la demanda energética. - Diversificación de las fuentes. - Cambios en la evolución de la intensidad energética. - Liberalización de los sectores energéticos y consideración

medioambiental. Por lo que se refiere a la demanda de energía, actualmente se consume en España más del doble de energía que en 1975. Mientras en aquel año, el consumo de energía primaria era del orden de 61 millones de tep, en el año 2000 se situaba en 125 millones. Este fuerte crecimiento ha tenido variaciones significativas en los distintos periodos, en función del ciclo económico, de la demanda de equipamientos, de la eficacia de las actuaciones para la mejora de la eficiencia energética dentro del contexto general de cada periodo y de los precios relativos de fuentes energéticas y equipos consumidores de energía. Desde mediados de los setenta, se ha producido en nuestro país un importante desarrollo económico y social, con una fuerte expansión del automóvil, un proceso de equipamiento familiar que ha consolidado la universalización de algunos electrodomésticos, mientras ha comenzado la penetración de otros, con una importancia creciente de los sistemas de calefacción y, más recientemente, de aire acondicionado. Todo ello ha tenido su reflejo en la evolución del consumo de energía.

La evolución del consumo final de energía en los últimos años viene dado por las siguientes tablas:



Consumo final de energía (KTep) Año Carbón Petróleo Gas Electricidad Otras

1.975 17.428 36.437 850 8.965 - - 1.980 15.558 44.209 1.153 12.009 - - 1.985 22.132 39.568 1.821 13.730 - - 1.990 19.094 47.741 5.000 16.305 - - 1.995 18.499 54.610 7.504 16.835 - - 1.998 17.614 61.671 11.817 18.763 394

Fuente: IDAE/Ministerio de Economía.

Consumo de energía primaria por tipo de energía, periodo e indicador Unidades: Miles de toneladas equivalentes de petróleo (ktep) /Porcentaje.

2003 2004 2005 2006 2007

Valor absoluto % Valor

absoluto % Valor absoluto % Valor

absoluto % Valor absoluto %

TOTAL 136.482 100 142.112 100 145.484 100 144.132 100 146.779 100

Carbón 20.461 15 20.921 14,7 21.183 14,5 18.477 12,8 20.236 13,8

Petróleo 69.313 50,8 71.054 50 71.786 49,2 70.759 49,1 70.848 48,3

Gas Natural 21.254 15,6 24.671 17,4 29.120 20,0 30.298 21,0 31.602 21,5

Nuclear 16.125 11,8 16.576 11,7 14.995 10,3 15.669 10,9 14.360 9,8 Energías renovables 9.221 6,8 9.150 6,4 8.876 6,1 9.211 6,4 10.228 7,0

-Hidráulica 3.533 2,6 2.725 1,9 1.682 1,2 2.200 1,5 2.341 1,6 Otras energías renovables 5.688 4,2 6.424 4,5 7.194 4,9 7.011 4,9 7.887 5,4

- Eólica - - 1.389 1,0 1.829 1,3 2.012 1,4 2.368 1,6 - Biomasa y residuos - - 4.712 3,3 5.024 3,4 4.732 3,3 4.995 3,4

- Biogás - - 28 0,0

- Biocarburantes - - 228 0,2 265 0,2 171 0,1 382 0,3

- Gotérmica - - 8 0,0 8 0,0 8 0,0 8 0,0

- Solar - - 58 0,0 68 0,0 88 0,1 135 0,1

Saldo energía eléctrica (Imp – Exp)

109 0,1 - 260 - 0,2 - 116 - 0,1 - 282 - 0,2 - 495 - 0,3

Con mucha diferencia, la primera mitad de los años ochenta, con un incremento medio del consumo de energía primaria del 0,4% anual, ha sido el quinquenio con menor crecimiento de esta variable en España, habiéndose producido, incluso, durante los primeros años de ese periodo, reducciones de dicho consumo. A ello contribuyeron la recesión económica de mediados de los setenta, más severa que la sufrida por la mayoría de países occidentales, la magnitud y persistencia de los precios del petróleo1 y la adopción de medidas de fomento de la eficiencia energética, en una situación con elevado potencial de ahorro y en un marco que hacía rentable buena parte de las inversiones y cambio de hábitos en esta materia. En periodos más largos, entre 1975 y 1990,



el consumo de energía primaria se ha incrementado en España a una tasa media anual del 2,7%, mientras que en la década de los 90 lo ha hecho al 3,1% anual, siendo este crecimiento mayor en la segunda mitad de la década pasada. Este incremento ha sido claramente superior al registrado por el PIB, por lo que la intensidad energética presenta también una senda creciente. Otro cambio importante producido en el panorama energético nacional durante el último cuarto del siglo XX, es el relativo a la diversificación de las fuentes que abastecen nuestro consumo de energía. En 1975, España tenía una estructura de fuentes muy poco diversificada y con una enorme preponderancia del petróleo, que cubría alrededor del 70% de nuestras necesidades energéticas.

La crisis energética mundial producida por todos los factores relacionados con los combustibles fósiles (subida espectacular de los precios del crudo, inestabilidad de los mercados, problemas geopolíticos y enormes consumos por parte de los mercados emergentes, inciden de forma especial en Europa que, como se ha visto antes, no cuenta con recursos energéticos propios para subsistir, dependiendo necesariamente de terceros países para satisfacer su demanda energética.

Para el caso de España, el problema adquiere mayor relevancia. España se encuentra entre los países con mayor dependencia en importación de recursos energéticos (78,3%), siendo tan solo superada por Portugal (84,2%), Italia (86,7%), Irlanda (89, 3 %), Luxemburgo (99%), Malta (100%) y Chipre (100,5).

Actualmente, el petróleo –que sigue dominando los suministros- representa algo más del 48% del consumo de energía primaria y la mitad de esta fuente es absorbida por el transporte.

El gas natural ha pasado, por el contrario, de ser un recurso testimonial –1,5% del consumo en 1975- a cubrir alrededor del 22 % de nuestro consumo primario en el año 2007 y se presenta como la fuente con mayores perspectivas de crecimiento a medio plazo. La energía nuclear, muy reducida en 1975, representa, actualmente, un 10% del consumo total de energía, aunque su participación relativa ha descendido ligeramente en la última década. El carbón tiene hoy un peso en la estructura de consumo primario del orden del 14%, ligeramente inferior al de hace veinticinco años, pero su evolución ha vivido desde entonces dos etapas diferentes. La primera, de fuerte crecimiento hasta mediados de los ochenta –años en los que supuso la cuarta parte del consumo de energía en España- y la segunda, desde entonces, en que ha ido reduciendo paulatinamente su aportación.



Finalmente, las energías renovables, que actualmente representan alrededor del 7% del consumo de energía primaria, han aumentado en valor absoluto su aportación y se ha diversificado su origen, especialmente en la última década, aunque su contribución relativa era mayor en 1975, como consecuencia de la importancia que presentaban la energía hidroeléctrica y los usos tradicionales de la biomasa, aplicaciones a las que se limitaba la práctica totalidad de la aportación renovable en nuestro país. El objetivo de la política energética de que estas fuentes alcancen en 2010 el 12% del consumo total de energía, sitúa a estas fuentes de energía ante el reto de un crecimiento muy importante durante los próximos años, en línea con lo establecido en el Plan de Fomento de Energías Renovables (PER) 2005-2010, constituye la revisión del Plan de Fomento de las energías Renovables 2000-2010.

En 2003, el consumo final de energía fue de 97,2 millones de Toe, representando un incremento de un 60% respecto a 1990.

En 2004 se produjo un incremento del 3,6% respecto al año anterior, lo que supuso un pequeño descenso en el ritmo de crecimiento, motivado en parte por las condiciones climáticas más suaves del año.

La evolución en cuanto al consumo de energía primaria en España hasta el año 2012 se resume en los siguientes puntos: - El petróleo seguirá siendo el combustible mayoritariamente usado, si

bien experimentará un ligero descenso, siguiendo las pautas europeas. En cualquier caso, la dependencia con esta fuente de energía seguirá siendo de vital importancia.

- El consumo de carbón experimentará un descenso mas acusado (de un 17,3% en 2000 a un 7,8% de 2010). Este recurso energético, se plantea en términos globales de seguridad de abastecimiento, sabiendo que en la Europa de los 25, la hulla no tiene visos de competitividad. En estas condiciones conviene preguntarse si no sería necesario mantener un nivel básico de producción que, en caso de crisis grave, permita mantener el acceso a los recursos, al mismo tiempo que se perfeccionan las tecnologías más avanzadas.

- El gas natural se perfila como el combustible favorito que experimentará un crecimiento mayo, pasando de un 12,2% en 2000 a un 23,5% en 2010.

- El crecimiento de la energía nuclear parece, por el momento, improbable. Su crecimiento depende de varios aspectos importantes, pero fundamentalmente de la aceptación pública de esta forma de energía y de solventar el problema de los residuos. Se espera que el sector se mantenga aproximadamente como hasta ahora, con objeto de poder asegurar la demanda en energía eléctrica.

- El consumo de energías renovales aumentara de forma importante: de un 5,6% en 2000 a un 12,3% en 2010



Entre los factores explicativos de esta evolución, se deben considerar fundamentalmente los siguientes:

• Las mejoras alcanzadas en el equipamiento electrodoméstico de las familias y en el confort térmico de las viviendas, que favorecen en general incrementos en el consumo de energía.

• El importante incremento del parque automovilístico (muy por encima de la media europea) y las mejoras en infraestructuras de transporte, que han producido mayores índices de movilidad y con ello de consumo de carburantes.

• El crecimiento urbanístico registrado en zonas metropolitanas, alrededor de los núcleos urbanos, que ha contribuido también al incremento del consumo energético doméstico (ligado al tipo de vivienda) y del asociado a las necesidades de transporte.

• Los bajos precios de la energía, resultado de las políticas liberalizadoras de los mercados energéticos, no impiden pero sí añaden cierta complejidad a la adopción de medidas de mejora de la eficiencia energética. Así, la percepción de un coste bajo de la energía no condiciona las decisiones de compra de nuevo equipamiento, al tiempo que reduce la rentabilidad de las inversiones empresariales dirigidas al ahorro en la factura energética.

• En los últimos años, se detecta un desplazamiento del consumo de combustibles en favor de la electricidad. Esta tendencia induce un incremento de los consumos para generación y por tanto de la intensidad energética primaria por encima de la final, a pesar de la mejora de la eficiencia en el parque eléctrico (rendimientos de las plantas) y la mayor generación eléctrica con renovables y cogeneración.

Pero junto a estas consideraciones que explican la tendencia de crecimiento de la intensidad energética en España, hay que indicar que, en el contexto de los países europeos, nuestro país se sitúa en un nivel intermedio, mostrando el indicador de intensidad tendencias recientes de convergencia hacia los valores medios existentes en la UE (en torno a 0,20 ktep/ECU), en coherencia con la evolución social y económica antes comentada.

El consumo de energía final se ha incrementado en España, entre 1980 y 2002, en un 90,5%, lo que supone un crecimiento medio anual del 3,6% o un punto porcentual por encima de la tasa media de crecimiento del PIB.

EVOLUCIÓN PREVISTA DEL CONSUMO DE ENERGÍA. ESCENARIO BASE

Aspectos más relevantes del Escenario Base:



• La previsión del consumo de energía primaria es alcanzar 175 millones de tep el 2011, a una tasa de crecimiento anual del 3,1%.

• El consumo de energía final crecerá durante el período de la Estrategia a una media del 3,4% anual.

• El consumo de energía final por habitante llegará a 3,1 tep en el año 2011 (el pasado 2000 ha sido de 2,3 tep y en 2002 se han alcanzado 3,1 tep).

• La demanda de electricidad en año medio alcanzará los 283.000 GWh a final del periodo.

• La demanda prevista de gas natural el año 2011 es de a 511.700 GWh.

En este Escenario Base se prevé que el consumo de energía final alcance cerca de 136.000 ktep en el año 2012, creciendo a una media del 3,5% anual entre 2000 y 2012. Analizando los sectores consumidores finales, las tendencias de crecimiento del consumo energético observadas durante los últimos años continuarán, aumentando la demanda energética de los sectores transporte, servicios, residencial y, en menor medida, en el sector industrial.

Consumos energéticos por agrupaciones de actividad (en porcentaje sobre el total). Año 2007



Aportación al consumo de energía primaria en 2006, por fuentes

3.- CRITERIOS Y TÉCNICAS DE AHORRO ENERGÉTICO. La principal medida que tomaron los países consumidores tras la llamada crisis de la energía fue la de restringir el consumo de productos petrolíferos no destinados a usos industriales.

Los gobiernos de Japón y de los países de la Europa Occidental dictaron, a este fin, disposiciones que limitaban la velocidad de los automóviles, incluso prohibiendo su circulación durante algunos días de la semana, establecían normas para mantener los sistemas de calefacción a unos niveles de tª más bien bajos y prohibían o disminuían las iluminaciones nocturnas de edificios y calles, al mismo tiempo que se hacían llamamientos a los ciudadanos para que moderasen voluntariamente su consumo energético.

Aunque el ahorro conseguido con este tipo de medidas fue mínimo, las molestias causadas condujeron a crear en la población un cierto grado de mentalización y preocupación por el problema energético, a la vez que se lograba mantener el ritmo de crecimiento industrial a un nivel aceptable.



Los gobiernos comprendieron de inmediato que el problema energético no era una crisis coyuntural, sino que se trataba de un problema crónico que necesitaba un planteamiento a medio y largo plazo. En consecuencia, cada país estableció un conjunto de estrategias, planes y objetivos que formaban su Plan Energético. Evidentemente, estos planes variaban de unos países a otros, pero, en general, coincidían en una serie de puntos básicos:

a) Elaboración de programas que permitiesen la reducción de las importaciones de petróleo mediante el ahorro de energía, la utilización de recursos propios y la sustitución del petróleo en ciertos procesos productivos por otros recursos energéticos. Sistemas para evitar aplicaciones ineficaces como el aislamiento de edificios, calefacción programada, coordinación de varios generadores para hacer frente a una demanda diferenciada, uso de energías alternativas.

b) Elevación de las tarifas energéticas con el fin de forzar al ahorro y atender, con el excedente monetario derivado del incremento del precio, a la investigación y desarrollo de fuentes alternativas.

c) Sustitución progresiva del petróleo como recurso básico para la producción de electricidad.

d) Reactivación de la extracción y consumo de carbón y sistemas más eficaces para la búsqueda de fuentes. Yacimientos más profundos.

e) Método más eficaz para la transformación de energía en trabajo. Reciclaje, regeneración.

f) Activación de la construcción de centrales nucleares para la producción de electricidad, siempre teniendo en cuenta los problemas ecológicos y de seguridad que tal tipo de industrias puede acarrear.

g) Reforzamiento de programas de investigación destinados a conseguir métodos para un mayor y más racional aprovechamiento energético. Por otra parte, acciones de mentalización colectiva en relación con este tema.

Además de los Planes Energéticos, los países industrializados se unieron para crear organismos a nivel supranacional, como la Agencia Internacional de la Energía, cuyo objetivo fundamental era promover la seguridad en el abastecimiento de petróleo, llegando a crear un fondo energético que se repartiría equitativamente en caso de restricciones.

Los planes energéticos servirán de bastante poco si el consumidor final de la energía, aún consciente del problema ignora qué puede hacer en la práctica para contribuir a la solución del consumo energético.

Actualmente en España la política de ahorro y consumo de energía se basa en la elaboración de una estrategia de ahorro y eficiencia energética, incardinada en la mejora del sistema energético.



Dicha estrategia se basa en la mejora sostenida de la intensidad energética (relación entre el consumo de energía, tanto primaria como final, y el Producto Interior Bruto medido en moneda constante) y en el concepto de eficiencia energética que engloba medidas tecnológicas, cambios de comportamiento en el uso de la energía y modificaciones de índole económica, es decir procesos de transformación mas eficaces y un uso final de la energía mas eficaz.

El fomento de la eficiencia y el ahorro energético pasa indudablemente por la potenciación de los mercados energéticos haciéndolos lo más transparentes posible.

El Gobierno ha adoptado en nuestro país una serie de medidas muy positivas para potenciar la eficiencia energética:

• Promoción del cambio tecnológico, incentivando la utilización de fuentes de energía renovables y también de elevada eficiencia.

• La propia Planificación Energética aprobada en octubre de 2002 por el Parlamento representa un paso notable al impulsar las centrales de generación de ciclo combinado de gas para producir electricidad, infraestructuras que cuentan con mayores niveles de eficiencia energética y medioambiental que las centrales térmicas convencionales.

• Promoción mediante incentivos económicos del ahorro y la eficiencia, tanto desde el lado de la generación como desde la demanda.

• Potenciación de la penetración de los biocombustibles en el sector transporte, como alternativa al incremento de la fiscalidad.

• Consecución del objetivo de liberalización total del suministro eléctrico y gasista, lo que contribuye a llevar la señal de precio al consumidor, por lo que éste podrá realizar una buena gestión de su demanda.

La reducción de la intensidad energética es un objetivo prioritario para cualquier economía, siempre que su consecución no afecte negativamente al volumen de actividad. Todos los efectos que se derivan de una política ordenada de reducción de la intensidad energética son positivos: • Los procesos productivos han de ser más eficientes, con las

consiguientes ventajas en cuanto a competitividad. • Las emisiones contaminantes se reducen, con las correspondientes

ventajas medioambientales. • La factura energética se reduce, lo que implica una mejora de la

balanza de pagos.



No obstante, la Estrategia por sí sola no dará como resultado el cumplimiento de todos los compromisos internacionales en materia de medio ambiente, ni es su objetivo ni integra todas las potenciales acciones para conseguirlo. Su papel en este ámbito es el de coadyuvar a la consecución de los compromisos adquiridos por España, que son abordados por estrategias, planes y programas específicos. Por ello, esta Estrategia deberá ir adecuándose al desarrollo del cumplimiento de los citados compromisos en los que las medidas de ahorro y eficiencia juegan un papel básico aunque no único. La Estrategia Española de Ahorro y Eficiencia Energética (E4), aprobada el 28.11.2003, identifica los objetivos de carácter estratégico, así como la senda que la política energética debería recorrer para alcanzar los objetivos de la misma: seguridad de suministro en cantidad y precio con unos niveles de autoabastecimiento umbrales, tomando en consideración el impacto medioambiental que su uso conlleva y la importante componente en relación a la competitividad de nuestra Economía. Con esta Estrategia, se entrecruzan otras dos en el ámbito de la sostenibilidad: la Estrategia Española del Cambio Climático y Energía Limpia (EECCEL), y el Plan de Energías Renovables (PER)

2005-2010. El Plan de Ahorro forma parte del Plan Español para el Estímulo de la Economía y del Empleo - Plan E- (http://www.plane.gob.es/), un conjunto de iniciativas puestas en marcha por el Gobierno con el objetivo de dar una respuesta coordinada y global a la actual coyuntura económica. Tras el Plan de Ahorro y Eficiencia Energética 2005-2007, se ha establecido el Plan de Acción 2008-2012. En eficiencia, esa Estrategia señala claramente la necesidad de incidir especialmente en transporte, equipamiento y ofimática, y residencial con un esfuerzo especial. Señala igualmente, las acciones siguientes: incentivar campañas de difusión para dar a conocer las potenciales inversiones y su rentabilidad; modificar la estructura tarifaria para inducir cambios de comportamiento; estimular la inversión con medidas financieras y fiscales; y, activar la aplicación de la Directiva sobre servicios energéticos. Las líneas guía para el diseño del nuevo Plan deben de ser los siguientes:



1. La eficiencia energética contribuye a la seguridad de suministro y a disminuir la dependencia exterior. 2. La reducción de emisiones por eficiencia y ahorro es inmediata, proporcional y acumulativa, siendo uno de los instrumentos principales para lograr el cumplimiento de los compromisos de Kyoto. 3. Las medidas en eficiencia energética y en gestión de la demanda, son inversiones rentables en términos económicos y los medioambientales empiezan a tener un valor de mercado. 4. Las acciones en eficiencia energética están en línea con la Estrategia de Lisboa

al estimular la innovación y la mejora de la competitividad de

la economía. 5. La difusión de resultados es tan importante como las actuaciones concretas por lo que debe buscarse el efecto inducido, especialmente en los sectores difusos. 6. La innovación tecnológica representan uno de los motores de la mejora continua de la eficiencia energética en el uso de la energía y sus transformaciones, y contribuye al desarrollo de una actividad industrial y de servicios específica. 7. La gestión eficaz de los recursos públicos constituye una de las claves para lograr los objetivos, y la cogestión con las CCAA representa el mejor instrumento madurado en el periodo anterior y a partir de él debe ampliarse y mejorarse. En el periodo 2004-2012 se estimaba un ahorro acumulado respecto al escenario base de 41.989 ktep en energía final (en 2012 el ahorro era de 9.824 ktep) y de 69.950 ktep en energía primaria (en 2012 el ahorro sería de 15.574 ktep). La reducción total de emisiones como consecuencia de ese ahorro acumulado se estimó en 190.00 ktCO2.



4.- ENERGÍAS ALTERNATIVAS. Las energías renovables contribuyen a la protección del medio ambiente en tanto que la generación de electricidad con estas fuentes de energía tiene un menor impacto medioambiental que la generación con fuentes fósiles, ya sea carbón, fueloil o gas natural. El incremento del consumo de electricidad generada por energías renovables producido en los últimos años, aun siendo importante, no resulta suficiente para cumplir los compromisos adquiridos por España en el marco del Protocolo de Kioto ni para alcanzar el objetivo del 12% de consumo de energías renovables en el año 2010, sobre el total de la demanda, que establece el Plan de Fomento de las Energías Renovables 2000-2010. 4.1.- Energía geotérmica. Para el aprovechamiento del calor interno de la tierra se perfora el terreno hasta una cavidad natural donde la temperatura sea elevada. Posteriormente, se introducen dos tubos, uno que llega hasta la base de la cavidad, y por el que se bombea agua a presión, y otro más corto por el que se recupera el vapor a presión. el cual es conducido hasta la turbina de una central térmica convencional. Son varios los inconvenientes que presenta este tipo de centrales. Por un lado, la inyección de agua a presión podría provocar hundimientos en el terreno. Por otro, la duración limitada de este tipo de instalaciones (unos 40 años), aunque esto se ve compensado por la rapidez de su puesta a punto (unos 2 años). Por último, el peligro de obstrucción en las conducciones cuando se emplea agua no tratada, ya que ésta contiene disueltas gran cantidad de sales. Hay dos tipos de yacimientos geotérmicos: Los yacimientos de alta temperatura se encuentran en lugares en los que el flujo de calor da gradientes de temperaturas entre 15 y 30ºC por cada 100 metros de profundidad, lo que significa que en profundidades de 2 km se pueden encontrar tº próximas a los 300 ºC. Se encuentran en zonas que tienen una actividad volcánica o tectónica reciente. Es utilizable en centrales geotérmicas para la producción de energía eléctrica. En los yacimientos de baja temperatura es necesaria la existencia de formaciones geológicas permeables a una profundidad en torno a 2,5 km, como máximo, que dejen circular fluidos que puedan extraer el calor de las rocas. Sus aplicaciones son el agua caliente sanitaria, los invernaderos, la piscicultura, el calentamiento de piscinas, etc. La mayor planta geotérmica de la actualidad trabaja en los géiseres del norte de California. Islandia ha conseguido que su capital Reykjavik, con cerca de cien mil habitantes, soluciona sus necesidades de calefacción mediante el aprovechamiento de aguas termales.



La energía geotérmica parece ser limpia puesto que contamina poco, si bien permite la emisión de gas, aparte del vapor. También está la contaminación térmica del agua caliente desechada, cuyo contenido de minerales puede no sólo contaminar el ambiente, sino también ser corrosiva para la maquinaria misma. Sin embrago, la energía geotérmica es un medio razonablemente barato de producción de electricidad, aunque el vapor producido en la naturaleza se agote, dejando seco el lugar. 4.2.- Energía mareomotriz. Esta puede ser aprovechada de tres formas diferentes: mareas, olas y diferencias térmicas de sus diferentes capas. 4.2.1.- Centrales mareomotrices. Una instalación de este tipo utiliza las variaciones de marea. Cuando la marea está alta (pleamar), la diferencia de nivel entre la marea y el estanque de reserva obliga al paso de agua a través de la turbina. Para alcanzar el nivel de pleamar se bombea el agua en el estanque. Durante la marea baja (bajamar) desciende el del agua en el estanque, creándose el mayor desnivel posible para recomenzar el ciclo. En la siguiente marea alta el agua llena de nuevo. En Francia, costa de Bretaña, opera una planta de energía mareomotriz. Para la ejecución de plantas de este tipo se hace necesaria una diferencia importante entre la cota de marea alta y la de marea baja. 4.2.2.- La energía de las olas. El aprovechamiento realmente eficaz y rentable de la energía de las olas tropieza con el inconveniente de las altísimas inversiones que son precisas y con la dificultad de hallar materiales suficientemente ligeros y resistentes a la corrosión. Con todo existen algunos dispositivos capaces de aprovechar esta energía. Uno de estos dispositivos consiste en un depósito flotante de dos niveles. Las olas introducirán agua en un tubo equipado con una válvula de aspiración de sentido único y empujarían el agua hacia el compartimento superior, que, al rebosar por la afluencia del fluido, se descarga en el nivel inferior haciendo girar una turbina. Por otro lado, ingleses y japoneses experimentan con boyas huecas en forma de anillo. El movimiento extensional de las olas empuja el agua hacia el interior de las boyas a través de ranuras practicadas en el fondo, desplazando el aire del interior hacia arriba a través de las turbinas y saliendo posteriormente al exterior por unas aberturas situadas en la parte superior de la boya. El movimiento descendente de las olas vuelve a aspirar el aire a través de las turbinas, que de este modo giran en el sentido determinado por el flujo de aire.



4.2.3.- Diferencias térmicas. Se puede obtener energía de la diferencia de temperatura existente entre las capas superficiales del océano y las más profundas. Estas diferencias térmicas permiten desencadenar un ciclo termodinámico al final del cual se obtiene energía. Estos proyectos se fundamentan en una aplicación tecnológica similar a la de la energía solar, basada en la diferencia de temperaturas entre las aguas superficiales y las profundas. Un fluido activo, como el amoníaco, es mantenido a baja presión y evaporado mediante intercambio de calor con el agua caliente superficial, pudiendo dicho vapor mover una turbina. El fluido es posteriormente condensado para su reciclaje mediante intercambio de calor con el agua fría bombeada desde una profundidad de 700 a 1.200 m. Debido a que este sistema, OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion), Conversión de la Energía Térmica del Océano, necesita un incremento de tª de unos 20º C, su aplicación está restringida a aquellas zonas oceánicas que reúnen esta condición, que corresponden con las zonas cercanas al Ecuador. El primer modelo operativo, montado sobre una balsa, comenzó a funcionar en 1.979 en Hawai. 4.3.- Energía eólica. Una instalación eólica está constituida por un conjunto de equipos necesarios para transformar la energía contenida en el viento en energía disponible, normalmente eléctrica o mecánica, según se empleen aerogeneradores o aerobombas respectivamente. Generalmente estas instalaciones cuentan, en el caso de los aerogeneradores para producción eléctrica, con un centro de transformación y conexión a red o al consumo directo; y en el caso de las aerobombas, con un pozo de succión, bomba de desplazamiento positivo y depósito regulador. El tipo de instalación depende de las necesidades energéticas del usuario, del potencial eólico en el emplazamiento y de la disponibilidad de terrenos para satisfacer las necesidades energéticas. Dentro de las formas habituales de aprovechamiento de la energía eólica se distinguen dos tipos de instalaciones: a) Aquellas cuyo objetivo es verter energía eléctrica a la red de

distribución; se trata de parques eólicos de dimensión variable conectados en alta tensión a la red eléctrica de distribución, o bien instalaciones menores con un aerogenerador de media potencia (de 100 kw a 225 kw.) usualmente conectado a distribución en media tensión.



b) Instalaciones no conectadas a la red, normalmente de pequeña potencia, cuyo servicio es el bombeo o electrificación de viviendas aisladas, bien por sí mismas o acompañadas de otros sistemas fotovoltaicos o diesel.

a) Instalaciones eólicas conectadas a la red. Estas aplicaciones son la más frecuente e interesante por las siguientes razones:

-Permiten un mayor aprovechamiento industrial de la energía capturada. -La red eléctrica a la que se interconectan los aerogeneradores, actúa de acumulador y permite el envío de la energía generada a centros de consumo alejados. -El mercado existente ofrece unas expectativas de crecimiento importantes. -El tamaño de la instalación puede modularse en función de las necesidades energéticas, siendo un factor importante el suelo disponible. -Existe una amplia gama de aerogeneradores comerciales, en un amplio rango de potencias unitarias en las que se ha comprobado su fiabilidad y seguridad. -Existe interés de las compañías eléctricas en su desarrollo. -Existen regulaciones que garantizan la venta de electricidad a la red de distribución con precios más o menos estables. Las instalaciones conectadas a la red pueden ser de dos tipos: -Instalaciones que cuentan con un solo generador. -Instalaciones que cuentan con una agrupación (parques eólicos). Otro elemento diferencial entre ambos modelos es el tamaño de los generadores. Cuando se trata de una única máquina se tiende al tamaño que cubra las necesidades energéticas, relacionando la energía generada anualmente por el aerogenerador, a su precio de venta a la compañía eléctrica, con el coste que supone su consumo eléctrico por ser un abonado a la red, al precio de compra. Cuando se trata de un parque eólico, el terreno tiene vital importancia, por ello se emplea el que proporcione el mayor rendimiento energético del terreno que se pretenda ocupar. Los componentes de estas instalaciones son:

- Aerogeneradores. Suelen ser de media y alta potencia. Los más usuales que se encuentran en el mercado pueden ser de eje vertical y de eje horizontal.



Los de eje vertical no necesitan orientación, por tener las palas simétricas, lo que permite aprovechar vientos de cualquier dirección, así como instalar el generador en tierra con una menor complejidad a la hora de efectuar labores de mantenimiento. El tipo DARRIEUS, debido a las características aerodinámicas de las palas, que permiten el aprovechamiento de elevadas velocidades de viento y que no necesita apenas mecanismos de regulación y control, es el de mayor desarrollo. Las razones por las que se instalan menos que los de eje horizontal es que a igual potencia instalada generan la mitad de energía eléctrica.

Los de eje horizontal consisten básicamente en una máquina rotacional cuyo movimiento es producido por la energía cinética del viento al actuar éste sobre un rotor dotado normalmente de tres palas. El movimiento rotacional producido es transmitido y multiplicado a través de un multiplicador de velocidad hasta un generador que produce la corriente eléctrica. Los componentes citados están instalados sobre una góndola o bastidor carenado, que va situado en lo alto de una torre o fuste. Las palas, de fibra de vidrio, son los elementos que captan la energía cinética del viento. Están unidas o ancladas a un elemento soporte de acero llamado buje o cubo. En el se encastran las palas. Está montado sobre el eje de baja velocidad, el cual transmite el par motriz del rotor a la caja de engranajes o multiplicador de velocidad. El multiplicador de velocidad se conecta, a través del eje rápido (de salida), al generador mediante un acoplamiento normalmente elástico. El generador es una máquina basada en la inducción electromecánica, que se encarga de transformar la energía mecánica de rotación que proporciona el rotor en energía eléctrica. Se instala en el bastidor detrás del multiplicador de velocidad, y es accionado por el eje de mayor velocidad del multiplicador, a través de un acoplamiento elástico. El generador (o alternador) está compuesto por dos partes fundamentales, el rotor y el estator. Los generadores pueden ser de dos tipos: síncrono o asíncrono, siendo estos últimos los más empleados en las máquinas eólicas. El bastidor es el elemento en el que se montan los elementos anteriormente descritos; descansa y es atornillado en su base sobre un rodamiento de grandes dimensiones que soporta los esfuerzos axiales, radiales y de vuelco que actúan sobre el aerogenerador. El bastidor recibe la denominación de góndola y se suministra carenada con chapa metálica o fibra de vidrio. El rodamiento actúa de elemento solidario entre el bastidor y la torre de aerogenerador, permitiendo el giro del bastidor para adaptar el rotor a las desviaciones de dirección del viento. Aunque existen otros sistemas de orientación, tales como los denominados de molinetes o cola, la gran mayoría de las máquinas, que trabajan a barlovento y sobre todo si son de cierto tamaño, emplean motorreductores. Para producir el giro, uno de los aros de rodamiento cuenta con un engranaje sobre el que actúa un piñón de ataque que es



accionado por medio de uno o dos reductores de velocidad solidarios con el bastidor. Un aerogenerador incorpora dos tipos de frenos; uno de ellos actúa para conseguir la inmovilización del giro del rotor y el otro para la inmovilización del bastidor. La torre es metálica, normalmente tubular troncocónica o de celosía formada por perfiles laminados de acero atornillados o soldados. Están protegidas de la corrosión mediante galvanizado en caliente. El acceso al bastidor se realiza siempre a través de la torre, interior o exteriormente. La torre se fija al suelo mediante fundación de hormigón armado, pilotes o zapatas; la fijación se realiza mediante pernos de anclaje. Cada aerogenerador individual dispone de un microprocesador que se emplea para las siguientes funciones: control de las variables de funcionamiento, registro de incidencias y de sus causas, comunicación con el sistema de control central de la instalación.

Cada aerogenerador individual dispone de un microprocesador que se emplea para las siguientes funciones: control de las variables de funcionamiento, registro de incidencias y de sus causas, comunicación con el sistema de control central de la instalación.

b) Los proyectos eólicos no conectados a la red suelen ser realizados en zonas muy alejadas del trazado de la red general de distribución eléctrica. El tamaño y tipo de instalaciones depende únicamente de las necesidades del usuario de la instalación y es característico en ellos que la instalación se sitúe muy cerca del centro de consumo requiriéndose frecuentemente la existencia de acumuladores, que serán eléctricos cuando la energía generada sea eléctrica (grupo de baterías), o de agua cuando la energía generada sea mecánica (depósitos, embalses, etc.)

Las instalaciones más frecuentes son de muy pequeña potencia y emplean tecnologías muy fiables en las que es necesario un mantenimiento básico. En estas instalaciones las aeroturbinas empleadas son:

-Aerogeneradores, cuando se desea generar energía eléctrica. Son de alta velocidad y se emplean normalmente para suministro eléctrico a viviendas aisladas y/o a otros centros de consumo. -Aerobombas, cuando se desea generar energía mecánica. Son de baja velocidad y se emplean exclusivamente para extracción de agua, contando normalmente con un depósito de agua desde el que se puede regular posteriormente el consumo. Este tipo de aeroturbinas lentas precisan un mayor número de palas (de 12 a 24) se emplean exclusivamente para extracción de agua, por lo que reciben el nombre de multipalas. Suelen emplearse en aplicaciones ganaderas muy aisladas en las que las necesidades de caudales extraídos y alturas de



elevación no son importantes, ya que cuando las necesidades de agua y/o los requerimientos de presión son superiores deben emplearse aerogeneradores del tamaño apropiado, que suministran energía eléctrica a bombas centrífugas.

4.4.- Energía solar.

Dos principios físicos rigen las aplicaciones de la energía solar:

- El efecto sierra; un cuerpo negro absorbe los rayos del sol y se calienta emitiendo radiaciones infrarrojas. Este efecto es el principio básico de la mayoría de los captadores solares de bajas temperaturas. - La concentración; si por medio de un juego de espejos convenientemente orientados dirigimos a un punto las radiaciones solares, se obtiene en dicho punto una temperatura elevada.

Estos principios elementales han permitido dos formas de aplicación principalmente:

a) El aprovechamiento directo a través de procesos térmicos.

4.4.1.- Energía solar pasiva.

La energía solar pasiva es una forma de aprovechamiento que capta la energía solar, la almacena y distribuye de forma natural, sin mediación de elementos mecánicos.

Sus principios están basados en las características y disposición de los materiales empleados en la construcción, formando parte inseparable de la estructura del edificio. No obstante se pueden adaptar a un gran número de viviendas ya existentes aunque conciertas limitaciones.

Los elementos básicos de la arquitectura solar pasiva son:

a) Acristalamientos. Captan la energía solar reteniendo el calor por efecto invernadero. b) Masa térmica. Constituida por elementos estructurales. c) Elementos de protección. Tales como aislamientos, aleros, persianas, etc. d) Reflectores. Producen incrementos de radiación en invierno y pueden actuar como elementos de protección en verano.

Como combinación de estos elementos básicos, se obtienen diversos sistemas de utilización: Sistemas de ganancia directa. Permiten que la radiación solar penetre directamente en el espacio a calentar. Consiste en un hueco con acristalamiento y debe ir acompañado en el interior con materiales capaces de almacenar energía (ladrillo, hormigón, agua) y pueden ir situados en el suelo, los muros o el techo. Son difíciles de controlar en su funcionamiento.



Sistemas de ganancia indirecta. La radiación incide en primer lugar en la masa térmica situada entre el sol y el espacio habitable. En el caso de los muros de almacenamiento o de inercia, la radiación penetra a través de un cristal y su calor se almacena inmediatamente en un muro, normalmente pintado de negro o color oscuro. Este calor posteriormente es irradiado a todo el edificio. Los techos de almacenamiento consisten en una instalación de recipientes, o bien un estanque poco profundo situado en la cubierta del edificio., en contacto con el techo que debe de ser de elevada conductividad térmica. Sistemas de ganancia mixta. Es una combinación de los dos anteriores y puede estar formado por un invernadero acristalado y orientado al sur y por una pared con gran masa térmica entre el invernadero y la vivienda. Sistemas de ganancias aisladas. Utilizan una superficie de absorción no integrada propiamente en la vivienda para captar la radiación y conducirla mediante convección natural por aire o agua hasta el interior. La aplicación es el circuito de circulación natural por termosifón que consta de un colector plano y un tanque de almacenamiento. 4.4.2.- Energía solar activa de baja temperatura. Estos sistemas se caracterizan por emplear como elemento receptor de energía el colector o panel solar plano y son utilizados como calentadores de agua para uso sanitario. Las instalaciones de baja tª requieren el acoplamiento de tres subsistemas principales: Colector, almacenamiento y distribución. El funcionamiento de los subsistemas está condicionado por la radiación solar, la tª y la demanda.

El principio de funcionamiento de esta instalación se basa en que el circuito primario está compuesto por los colectores solares donde se produce el calentamiento del agua, y la bomba de impulsión. El calor ganado por el agua a través de los colectores lo cede en el intercambiador térmico al circuito secundario. El depósito almacena el agua caliente en este circuito secundario. Independiente del depósito de acumulación además de la bomba del circuito secundario, se encuentra la fuente energética auxiliar, que entra en funcionamiento cuando la tª del agua de salida del acumulador es inferior a los requerimientos de la demanda. 4.4.2.1.- Colector. Los colectores planos carecen de cualquier tipo de concentración de la energía incidente; captan la radiación directa y la



difusa y carecen de cualquier forma de seguimiento de la posición del sol, a lo largo del día. El fluido más utilizado para el calentamiento es el agua. Los elementos básicos del colector individual son:

4.4.2.2.- Almacenamiento. Tanto la energía que se recibe del sol como la demanda de agua caliente son magnitudes que dependen del tiempo y no siempre los requerimientos de éste se producirán cuando se dispone de suficiente radiación. Por tanto, si se quiere aprovechar al máximo las horas de sol, será necesario acumular la energía en aquellos momentos del día en que esto sea posible. Lo habitual es almacenar la energía en forma de calor sensible por medio del agua que pasará a consumo con posterioridad. Ligados a la acumulación suelen ir el intercambiador y la bomba si la hubiese, así como otros elementos auxiliares tales como válvulas de paso, de seguridad, manómetro, termómetro, etc. 4.4.2.3.- Otros elementos. Apoyo energético. Se debe disponer de un sistema de calentamiento auxiliar independiente. Control. Su objetivo es optimizar el rendimiento. Un control sencillo puede ser la comparación de la tª del agua de salida del colector y del tanque de acumulación. Esto permitirá o no el funcionamiento de la bomba del circuito primario, si la diferencia es tal que suponga una ganancia energética. Tuberías. Debe evitarse el contacto directo entre dos materiales diferentes a fin de eliminar corrosiones debidas a pares galvánicos. Aislamiento. En tuberías a la intemperie con coquilla de fibra de vidrio con venda y emulsión asfáltica. El acabado en aluminio. En interior cualquier material similar a la fibra de vidrio. Bombas. La del circuito primario puede ser tipo calefacción para soportar altas temperaturas y presiones estáticas de hasta 6 kg/cm².; la bomba de circulación deberá ser del tipo agua caliente sanitaria para no deteriorarse por las incrustaciones calizas. Vasos de expansión. Se utilizan para absorber la dilatación del agua y evitar roturas del circuito. Se utilizan vasos cerrados de membrana. Purgadores. Para eliminar el aire dentro del circuito y evitar las bajadas de rendimiento. Pueden ser manuales o automáticos. Válvulas. De corte, se colocan para interrumpir el servicio y regular caudales; se recomiendan las de bola. De



seguridad, suelen estar taradas a no más de 3 kg/cm² en el campo colector. b) La conversión de la energía solar en energía eléctrica directamente o por conversión fotovoltaica. La conversión de la energía solar en energía eléctrica de forma directa se produce como consecuencia del denominado efecto fotoeléctrico o fotovoltaico. Este se produce al incidir la radiación solar sobre un tipo de materiales denominados semiconductores. Esta energía puede ser aplicada en relación a dos tipos fundamentales de situaciones:

Los elementos principales de un generador fotovoltaico son: Captador de energía. La energía recibida provoca un movimiento caótico de electrones en el interior del material. Si se unen dos regiones de un semiconductor a los que artificialmente se le han dotado de concentraciones diferentes de electrones, se provoca un campo electrostático constante que reconducirá el movimiento de electrones en la dirección y sentido que se desee. Este tipo de unión se denomina PN. De esta forma cuando sobre la célula solar fotovoltaica incide la radiación solar en una de sus caras, aparece en ella una tensión análoga a la que se produce entre las bornas de una pila. Una célula individual (75 cm²) es capaz de producir 0,4 v., y una potencia de 1 w. Un panel está constituido por varias células conectadas en paralelo. Acumulador. Lo habitual es utilizar un conjunto de baterías para almacenar la energía eléctrica generada durante las horas de radiación. La capacidad de un acumulador se mide en amperios-hora (Ah) para un determinado tiempo de descarga. Las baterías tienen un voltaje nominal de 6, 12 o 24 v. Regulación. La unión de los paneles solares con la batería ha de instalarse un sistema de regulación para impedir que la batería continúe recibiendo energía una vez alcanzada su carga máxima. También para prevenir la sobrecarga. Adaptadores de corriente. Convertidores e inversores cuya finalidad es adaptar las características de la corriente generada a la demanda total o parcialmente por las aplicaciones.



4.5.- Energía de la biomasa. La biomasa puede ser transformada en una amplia variedad de productos líquidos, sólidos o gaseosos interesantes desde el punto de vista energético, industrial y agrícola. Los procesos de valorización se pueden dividir en físicos, termoquímicos y bioquímicos. Los procesos físicos consisten en la alteración de las características físicas del material. Los procesos termoquímicos se basan en la descomposición térmica de la biomasa. Los procesos bioquímicos se desarrollan por el crecimiento de microorganismos que degradan la materia orgánica dando lugar a unos productos con interés energético. Aspectos técnicos. La principal aplicación de la biomasa es la combustión directa o con transformaciones físicas de materiales de origen forestal o agrícola, o bien generados en las industrias de transformación de los mismos. Una de las principales utilizaciones de la biomasa corresponde a su uso como combustible en establecimientos industriales. Los equipos disponibles hoy día pueden funcionar con distintos tipos de combustibles (líquidos, sólidos, granulares,...) y generar todos los fluidos térmicos que las industrias requieran (aire y gases calientes, vapor, aceite térmico, agua sobrecalentada,...), sin que el empleo de biomasa genere problemas en los sistemas de producción. Otra de las aplicaciones de la biomasa como fuente energética se encuentra en la calefacción dentro del sector doméstico. En la actualidad, para satisfacer esta demanda existen en el mercado diferentes equipos (estufas, calderas, cocinas) de nuevo diseño y con alto rendimiento, que coexisten con las chimeneas y hogares tradicionales. Resulta de gran interés la elaboración de productos densificados (briquetas, pellets) a partir de biomasa residual de origen agrícola o forestal. Estos productos son aplicables en la industria y en el sector doméstico y destacan por su fácil manipulación y sus propiedades beneficiosas para la conservación del medio ambiente.



También son importantes las aplicaciones relativas a la extracción del residuo del monte o campo con equipos móviles de trituración o astillado. Se han de mencionar los procesos de tratamientos basados en la gasificación (elaboración de gasógeno o gas pobre), la pirólisis (elaboración de carbón vegetal a nivel industrial), la biometanización (generación de biogás) y la fermentación alcohólica (elaboración de combustibles líquidos de origen vegetal). El tratamiento de los Residuos Sólidos Urbanos, por sus características diferenciales en cuanto a la naturaleza de los recursos y tecnologías de aprovechamiento se tratan en otro tema. Como sistema de aprovechamiento energético final se va a tratar la combustión directa de residuos en sus diferentes formas de aplicación, desarrollándose específicamente para los residuos de tipo leñosos, ya que de esta forma se cubre la gran mayoría de los casos que se pueden presentar en la práctica. El proceso de combustión de los residuos se produce como consecuencia de la oxidación exotérmica del carbono e hidrógeno contenidos en los mismos. La unión del carbono con el oxígeno tiene lugar en dos fases:

1) C + ½ O2 = CO + 2.440 Kcal. 2) CO + ½ O2 =CO2 + 5.640 Kcal.

La reacción del hidrógeno se produce de la siguiente manera: H2 + ½ O2 = H2O + 33.190 Kcal/kg ó 28.750 Kcal/kg. La diferencia de calorías desprendidas se debe a que en la madera parte del H2 ya está combinado con el oxígeno. Aplicaciones domésticas. Se trata de aplicaciones para viviendas unifamiliares, ya que la utilización de combustibles leñosos para calefacción o agua caliente colectiva está poco desarrollada en España, salvo su uso para encendido de hogares de carbón. La principal aplicación de materiales leñosos viene representada por su uso combinado para cocina y calefacción. Cabe diferenciar dos tipos básicos de instalaciones, las tradicionales, construidas exclusivamente con ladrillo de obra, comúnmente conocidas por chimeneas y los equipos construidos de hierro. A su vez dentro de este grupo se pueden distinguir dos tipos. Compactos de chimenea y cocinas - estufas. Las primeras presentan un aspecto similar a las chimeneas, ya que se pueden empotrar en el hueco de la chimenea preexistente, pudiendo además incorporarse ventanas frontales. Estos compactos de chimenea



pueden incorporar sistemas para calentar aire o agua que permitan distribuir en la vivienda el calor generado. Las cocinas - estufas, a partir de determinado tamaño, además de utilizarse para preparación de alimentos y calentar por radiación las inmediaciones del espacio en el que están colocadas, permiten calentar conexión con un sistema convencional de radiadores de agua. Se construyen cocinas - estufa de hasta 20.000 kcal/h, y se pueden esperar rendimientos en la combustión entre el 70% y 80%. Aplicaciones industriales. La tecnología para la combustión de los materiales leñosos es perfectamente conocida y utilizada desde hace varias décadas, si bien ha experimentado profundas mejoras, sobre todo agua para uso sanitario y trabajar como central de calefacción en encaminadas hacia el desarrollo de nuevos sistemas de combustión o a la adaptación al tipo de combustible existente, es decir hacia un mayor grado de especialización. Una aplicación generalizada es la utilización de materiales leñosos en hornos cerámicos para la fabricación de ladrillos y bovedillas. Para la aplicación en hornos cerámicos, de tipo Hoffman, se utilizan grupos de combustión, aunque según cual sea el material se precisan ciertas adaptaciones. Con algunas variantes, en general constan de una tolva, alimentada manualmente o de forma automática, con un sinfín de dosificación, un ventilador, que al mismo tiempo que realiza el transporte neumático de material, suministra el aire de combustión, tubo y dosificador rotativo, que reparte el material; y los correspondientes tubos que introducen el material en el horno. Es de gran importancia la distribución vertical de temperaturas con el fin de tener una buena cocción de todos los ladrillos de la pila. También existen hornos tipo túnel. Otra aplicación importante en este sector se da en los secaderos, ya sea de tipo indirecto o de tipo directo. En las aplicaciones en calderas existe una gran variedad de tecnologías y procedimientos para incinerar la biomasa con múltiples variantes, no en lo que propiamente la caldera, ya que consiste básicamente en un intercambiador de calor gas-líquido. Donde se presentan variaciones sustanciales es en el recinto donde se produce la combustión, es decir en el hogar. Una clasificación puede ser:a) hogares de parrilla horizontal fija; b) Hogares de parrilla inclinada fija; c) hogares de parrilla móvil; d) hogares de lecho fluidificado. Donde se presentan variaciones sustanciales es en el recinto donde se produce la combustión, es decir en el hogar. Una clasificación puede ser: a) hogares de parrilla horizontal fija; b) Hogares de parrilla inclinada fija; c) hogares de parrilla móvil; d) hogares de lecho fluidificado.



Otros sistemas de tratamiento de residuos leñosos son la gasificación, es decir la transformación a gas de un combustible sólido mediante una oxidación incompleta, obteniendo un gas pobre que contiene CO, H2 y CH4. Se representa de forma esquemática una instalación de gasificación para la producción de electricidad mediante la instalación de un motor de combustión interna. Cuando los materiales leñosos se someten a procesos de carbonización a temperaturas de 500/600 ºC en ausencia de oxígeno se habla de pirólisis. Los elementos constituyentes de la madera se transforman en una fracción sólida, compuesta principalmente de carbono, una fracción líquida y una fracción gaseosa también combustible, llamada vapor piroleñoso. El proceso de carbonización es endotérmico. Entre las tecnologías industriales para la obtención de carbón vegetal la más extendida es la de horno cilíndrico, vertical, que no admite madera de pequeñas dimensiones; también se han desarrollado hornos rotativos, para pequeña granulometría. El carbón vegetal se utiliza como combustible en el sector doméstico, como reductor en metalurgia, y además es posible su transformación en carbón activo para otras aplicaciones industriales (filtros). Tratamientos relativos a residuos biodegradables. Todos los residuos orgánicos son susceptibles de ser sometidos a procesos de degradación anaerobia. La digestión anaerobia es un proceso bioquímico, que se realiza en diferentes fases, por acción de distintos tipos de bacterias. De forma genérica distinguiremos dos grupos principales: formadores de ácidos y metanogénicos. La actuación de estos microorganismos da lugar a 3 etapas principales: HIDRÓLISIS: Degradación de los polímeros dando lugar a compuestos intermedios y ácidos grasos. ACETOGÉNESIS: A partir de los compuestos anteriores, dan lugar principalmente a acetatos, H2 y CO2. METANOGÉNESIS: Obtención del metano como producto final a partir de la descomposición del ácido acético y a partir de la absorción del H2 liberado en los procesos de oxidación. La producción real depende del nivel de degradación conseguido y de la tª, el pH, la relación C/N, el tiempo de retención y las sustancias tóxicas. El proceso puede tener lugar a dos niveles de tª, proceso mesófilo (35ºC) y termófilo (50ºC). El tiempo de retención oscila entre 10 y 25 días. Una instalación de este tipo lleva un sistema de recogida y preparación del residuo, el digestor (discontinuo, de mezcla completa, de contacto, de filtro anaerobio), sistema de calefacción, sistemas para almacenamiento y manejo del gas, sistemas auxiliares, tuberías, válvulas, condensadores, etc.



Tratamientos relativos a biocombustibles. El proceso para la generación del alcohol pasa por una primera etapa de preparación del mosto, que incluye todos los tratamientos previos habituales para la extracción de los azúcares, tales como lavado, prensado, filtrado, etc. Una vez obtenido el mosto y tras un proceso de hidrólisis, es necesario que ocurra el proceso que va a dar lugar propiamente a la generación del alcohol, es decir, la fermentación. Esta se desarrolla debido a la intervención de levaduras cuya acción debe ser controlada en relación a unas condiciones determinadas de pH, tª, etc. a continuación es necesario realiar la separación del líquido alcohólico mediante destilación y posteriormente la deshidratación del alcohol. El etanol es un excelente combustible que puede encontrar las siguientes aplicaciones: a) sustitución de fuel-oil y gasóleo en quemadores. b) sustitución de gasolina en motores de explosión, en proporción de hasta un 10%. c) sustitución de gasolinas en motores de explosión de forma total o porcentajes elevados. También se pueden emplear como combustible para vehículos, procedentes de la biomasa, los ésteres obtenidos a partir de aceites y grasas vegetales. En este caso el producto obtenido puede ser utilizado como sustituto en motores diesel. 5.- CONCLUSIONES. Producir energía limpia, apostar por las renovables, frenar la dependencia de las importaciones energéticas, limitar el efecto invernadero, son objetivos a mejorar de acuerdo con el Plan Energético Nacional, que incluye entre sus estrategias un Plan de Ahorro y Eficiencia energética, que engloba actuaciones tendentes a mejorar la eficiencia y la diversificación de combustibles en el consumo de energía, así como al desarrollo de la cogeneración y de las energías renovables. ¿Tiene verdaderamente el ahorro energético potencial para contribuir de forma significativa al desarrollo sostenible? En su Informe mundial de la energía, la ONU y el Consejo Mundial de la Energía han puesto de manifiesto que, a pesar de las mejoras que ha experimentado la eficiencia energética, particularmente en los países más desarrollados, todavía queda un amplio margen para lograr una reducción adicional de la energía consumida por unidad de producto interior bruto. Por ejemplo, el 30% de la energía se malgasta por el uso ineficiente en casas, edificios, empresas y vehículos.



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6.- REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y DOCUMENTALES. • VV.AA. Enciclopedia de Ciencia y Técnica. Ed.: Salvat Editores S.A.

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