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La respuesta tiene que ver con el suministro de energía natural. Esto significaba un suministro estable de carbón para alimentar maquinaria compleja y una economía basada en la minería y el comercio internacional. La disponibilidad histórica de un tipo de combustible en distintos lugares geográficos ha conformado las poblaciones tal y como las conocemos hoy. La escasez de combustible, también conocida como demanda energética, especialmente en zonas remotas, inculcaría hábitos de conservación de la energía. En cambio, la riqueza de combustible, cuando hay un excedente de oferta energética, fomentaría un mayor consumo de energía. Tanto la oferta como la demanda de energía tienen sus propias ventajas e inconvenientes.
La definición de oferta y demanda de energía
La energía se genera en centrales eléctricas y se transporta a través de la red nacional hasta las subestaciones. Desde allí, se suministra a los clientes a través de una red de cables y transformadores (las líneas de transmisión y distribución).1
La demanda de energía fluctúa a lo largo del día, y el suministro debe gestionarse cuidadosamente para satisfacerla. Para conseguirlo, las centrales eléctricas pueden ajustar su producción o suministro en respuesta a los cambios en la demanda.
Nuestra sociedad funciona con diferentes combinaciones energéticas. Una combinaciónenergética se compone de distintos tipos de fuentes de energía primaria, como el petróleo crudo, la energía nuclear o la luz solar.
Algunos países, como Australia, tienen más luz solaranual con la que trabajar y convertir en energía térmica o electricidad que otros, como Suecia.
Esta energía se obtiene mediante tecnologías específicas que pueden utilizar distintos tipos de combustible:
Combustibles fósiles: motores de combustión interna utilizados en coches, aviones, barcos, etc.
Energía nuclear: normalmente convertida en electricidad por centrales nucleares comerciales.
Renovables: normalmente convertida en electricidad, calor o energía cinética por turbinas eólicas, tubos solares térmicos, etc.
Uso industrial de la energía
Las industrias que tenemos en la Tierra van desde laagricultura y la minería hasta la educación, el transporte y las telecomunicaciones. Las industrias pesadas están incentivadas a utilizar sistemas de producción combinada de calor y electricidad para garantizar que la generación de electricidad y su calor resultante no se disipen y, por tanto, se desperdicien.
Algunos sectores , como laeducación, consumen menos energía que otros, como el tratamiento de minerales.
Extraer un material o una fuente de energía, como el uranio (U) o el hierro (Fe), de minerales de mayor pureza requiere menos energía que extraerlos de minerales de menor pureza.
Métodos de conservación y gestión de la energía
Todos los métodos de conservación de la energía ayudan a reducir el consumo de energía, las emisiones de gases de efecto invernadero y mejoran los niveles de confort. También ayudan a gestionar mejor la infraestructura energética.
Tanto el sector industrial como el doméstico emplean los siguientes métodos:
Hábitos controlados: compartir el coche o apagar los electrodomésticos y las luces cuando no se utilizan. Esto puede hacerse utilizando electrodomésticos de bajo consumo, bombillas, temporizadores o sensores de movimiento para controlar las luces.
Aislamiento: ayuda a evitar que el calor se escape y que entre en exceso. Es eficaz para mantener una temperatura ideal del espacio en invierno y en verano.
Elaislamiento en forma defibra de vidrio y espuma se aplica industrialmente a las tuberías que transportan líquidos calientes, fríos o, en general, térmicamente sensibles.
Elaislamiento barato pero eficaz, en forma deadobe, mazorca, paja o estiércol animal, se aplica domésticamente para aislar los hogares.
Diseño exterior: la aerodinámica y la hidrodinámica son esenciales para reducir la resistencia del vehículo y aumentar la velocidad. Los trenes de todo el mundo ya utilizan un sistema de imanes para producir un efecto de levitación y reducir la resistencia. Los tejados y paredes verdes pueden utilizarse en los edificios para minimizar las pérdidas de calor a través del techo y las paredes.
Orientación y colocación: en el hemisferio norte, se pueden conseguir ganancias solares pasivas colocando las ventanas de un edificio hacia el sur y asegurándose de que las paredes del norte estén bien aisladas y tengan triple acristalamiento.
Intercambio y reciclaje: la energía, como el calor procedente de procesos industriales de combustión, incineración o fusión, puede aprovecharse y evitar que se escape en instalaciones de reciclaje de circuito cerrado. Además, el calor generado por una industria puede ser utilizado por otra.
Algunas propuestas suscitan controversia. El intenso calor de un crematorio calienta una piscina en Worcester.2
La diferencia entre la oferta de energía primaria y la demanda de energía primaria
El déficit o superávit de energía primariaes la diferencia entre la oferta de energíaprimaria y la demanda de energía primaria.
Existe déficitde energía primaria cuando la demanda de energía primaria supera la oferta de energía primaria.
Existeun excedente de energía primaria cuando la oferta de energía primaria supera la demanda de energía primaria.
Diversos factores pueden causar diferencias entre la ofertay la demanda de energía primaria, como loscambios tecnológicos, el crecimiento económico y los cambios demográficos.
La oferta de energía primaria (PES) es el total de energía primaria disponible en una sociedad, región o país.
Lademanda de energía primaria (PED) es la energía primaria total requerida por los sectores de uso final de una economía.
LaPSE incluye tanto las fuentes de energía renovables como las no renovables. La PED puede expresarse como el producto de tres factores
el número de usuarios de energía del sector de uso final
el uso medio de energía primaria por unidad de los usuarios
el nivel de demanda de servicios de uso final3
Algunos países extraen o cosechan un recurso primario, pero otros pueden tener una mayor demanda del mismo recurso y desear comprarlo. A continuación se comparan Kazajstán y EEUU:
Kazajstán produjo el45% del uranio mundial en 2021. El uranio es una fuente de energía primaria muy demandada. A pesar de ello, Kaz ajstánno tiene ningún reactor nuclear comercial en el país.4
Estados Unidossólo extrae el0,02% del uranio mundial en su territorio, pero tiene 93 reactores nucleares comerciales en 2021.
Otros países pueden parecer grandes consumidores de energía, pero es importante examinar sus industrias, lo que producen y su consumo real de energía per cápita.
A partir de 2021, China será el mayor consumidor mundial de energía primaria.5 Sin embargo, el 30% de los procesos de fabricación del mundo también tienen lugar en China.6
También existe una diferencia entre los suministros de energíasecundaria y primaria.
Laprimaria se refiere al tipo de combustible sin refinar, tal como se encuentra u obtiene de la naturaleza.
Los combustibles energéticossecundarios incluyen lo que se deriva o desprende de la fuente original.
Las fuentes de energíasecundarias incluyen
hidrógeno "verde" (H) (fuente primaria: el agua)
metano biológico (CH4) (fuente primaria: biomasa)
queroseno (fuente primaria: petróleo crudo)
electricidad (recurso primario: minerales nucleares)
Lossistemas de almacenamiento de energía se utilizan para gestionar periodos de uso intenso de energía. Algunas redes eléctricas pueden verse desbordadas, y es importante rediseñar las redes para que puedansoportar tensiones elevadas. También se utiliza el"Peak shaving", que requiere que el consumidor, como una gran empresa, reduzca la producción durante un tiempo limitado, o utilice sus propias fuentes de energía, por ejemplo, generadores. Los métodos incluyen
Energía hidroeléctrica de bombeo: el agua de una cuenca superior puede bajar durante el día y se vuelve a subir durante la noche, cuando la electricidad es más barata. Por ejemplo, la central de Dinorwig, Gales, Reino Unido.
Baterías: recargables, de un solo uso, etc.
Aire comprimido: la energía sobrante se utiliza para comprimir o hacer girar mecanismos (energía cinética), energía que luego puede liberarse lentamente.
Sal fundida: la sal calentada se enfría muy lentamente.
Vehículos recargables: las baterías de los coches eléctricos pueden almacenar energía y devolverla a la red cuando sea necesario.
Energíaa gas (P2G): se puede utilizar energía adicional para la electrólisis del agua, que produce gas hidrógeno.
Energías renovables y no renovables
Losrecursos energéticosrenovables incluyen la energía hidroeléctrica, los biocombustibles y la energía de las olas. Suelen reaprovisionarse rápidamente o ser inagotables, pero pueden ser intermitentes (fluctuantes).
Estas fluctuaciones están ligadas a los patrones meteorológicos y a las pautas de actividad de las personas. Por ejemplo, la mayor parte de la energía solar se obtiene al mediodía.
Losrecursos energéticosno renovables , como el carbón y la energía nuclear, son más densos en términos de producción de energía, pero también tardan mucho tiempo en formarse.
Ladiagénesis y la catagénesis son dos procesos que convierten de forma natural los sedimentos biológicos en lo que conocemos como combustibles fósiles, y que suceden a lo largo de millones de años.
Los suministros de energía renovable suelen considerarse sostenibles, pero también pueden tener inconvenientes:
Laspresas hidroeléctricas y las técnicas de captación de agua suelen modificar la fauna y la flora fluviales, el caudal y la velocidad del agua, los índices de sedimentación, etc.
La tecnología que capta la energía renovable puede necesitar minerales de tierras raras que son difíciles de extraer o procesar.
Curiosamente, la mayoría de los procesos de formación de energía en la Tierra están impulsados por la energía del Sol, que se produce por reacciones nucleares (fusión ) en el núcleo de la Estrella.
El hidrógeno (H) se convierte en helio (He)... ¡ya conoces la historia!
Algunas fuentes de energía renovables, como la geotérmica y la mareomotriz, suelen ser más predecibles y estables. La energía geotérmica se alimenta de procesos magmáticos que calientan el agua y empujan vapor caliente a través de fisuras de la corteza. La energía mareomotriz es impulsada por los efectos gravitatorios de la luna sobre una gran masa de agua.
En todo el mundo, la mayor cantidad de energía producida (medida en teravatios por hora) procede de las siguientes tecnologías renovables declaradas :
Energía hidráulica: aprox. 4200 TWh
Eólica: aprox. 1800 TWh
Solar: 1000 TWh
Otras renovables combinadas: 763 TWh7
Un país o región que pueda cosechar eficientemente la energíasolar de la radiación electromagnética requiere un alto índice de irradiancia solar. Por otro lado, loslugares que pueden cosechar energía geotérmica requieren procesos volcánicos cerca de la superficie.
Crecimiento de la población y de la demanda energética
La demanda deenergía crece con la población. La energía calculada "por persona" tiende a expresarse en inglés como "per capita", término tomado del latín y empleado en estadística.
Las emisiones del sector energético son uno de los principales factores que contribuyen al cambio climático. Estas emisiones contribuyen a lacontaminación atmosférica con lo siguiente
Gases: ozono troposférico (O3), óxidos de nitrógeno (NOx), metano (CH4), etc.
Partículas en suspensión (PM): PM con un diámetro de entre 2,5 y 10 micras (hollín o plásticos diminutos que pueden entrar en nuestros pulmones).
El potencial de gases de efecto invernadero de los distintos gases se expresa en CO2e(dióxido de carbono equivalente) a efectos de cálculo. Estos gases se suman para obtener una cifra deCO2e.
El sector energético representó el 76% de todo elCO2eemitido en el mundo en 2020.8
Si a esto añadimos que los combustibles fósiles seguirán suministrando el 80% de toda la energía utilizada a partir de 2022.9 Puede resultar más fácil comprender por qué la sociedad intenta dejar de dependerde una sola clase de combustible.
La pérdida de energía es a veces inevitable. Adoptar conceptos de la economía circular es eficaz para cerrar los "bucles abiertos" y los flujos de residuos.
Los biodigestores albergan bacterias que procesan los restos de comida y producen combustibles valiosos, como el gas metano.
Consumo energético y desarrollo económico
El consumo de energía está estrictamente ligado al estado de la economía. Un combustible barato casi siempre significa que se puede utilizar más, aunque depende de si es seguro. Otros factores que influyen en el consumo de energía son
| Factores | Detalles |
| Geopolítico |
|
| Histórico |
|
| Demográfico |
|
| Medioambiental |
|
| Técnico |
|
| Económico |
|
El tipo de energía del que más depende la sociedad es la electricidad. Los sistemas cruciales que dependen de la electricidad son
Telecomunicaciones (todo lo relacionado con satélites: internet, radio, móvil, etc.), luces, sistemas electrónicos y eléctricos (ordenadores, aparatos, batidoras, cocinas eléctricas, calderas, etc.), refrigeración, puertas automatizadas y cámaras de seguridad, maquinaria, sistemas de soporte vital, etc.
Sólo muy pocos de nuestros productos básicos pueden utilizar la energía bruta aprovechada de la naturaleza. Por lo tanto, normalmente tenemos que refinarla primero.
Al comprender cómo se suministra la energía a los clientes, podemos tomar decisiones informadas sobre el uso más eficiente de la energía y desarrollar fuentes de energía más limpias y sostenibles para el futuro.
Oferta y demanda de energía - Puntos clave
Las líneas de transmisión y distribución, las centrales e instalaciones eléctricas y la red eléctrica sostienen nuestra economía y satisfacen las necesidades energéticas de los consumidores finales.
Puede producirse escasez de combustible debido a la intermitencia, y es importante una gestión cuidadosa.
Técnicas como la reducción de picos se consiguen mediante tecnologías de almacenamiento eficientes, como la energía hidroeléctrica de bombeo.
Las combinaciones de combustibles garantizan la estabilidad socioeconómica, y las renovables permiten alejarse de la dependencia de una sola clase de combustible (fósil).
A medida que aumenta la población, también lo hace la demanda de energía y la huella medioambiental de nuestras actividades intensivas en energía.
Referencias
- EIA, La electricidad explicada, 2022
- BBC, El crematorio de Redditch empieza a calentar la piscina municipal, 2013
- OCDE, Energía: Los próximos cincuenta años, 1999
- Asociación Nuclear Mundial, Producción minera mundial de uranio, 2022
- Statista, Consumo mundial de energía primaria en 2021, por países, en exajulios, 2021
- Felix Richter, China es la superpotencia manufacturera mundial, 2021
- Hannah Ritchie et al, Desglose de las energías renovables en la combinación energética, 2022
- Mengpin Ge et al., 4 gráficos explican las emisiones de gases de efecto invernadero por países y sectores, 2020
- Naciones Unidas, Renewable energy - powering a safer future, 2022.
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