Energía y Cambio Climático - Seminario el Cambio Climático, sesión 4

Núm. Tema
1.- Introducción
2.- Nociones básicas
2.1.- Termodinámica
2.2.- Energía Primaria y Energía Final
2.3.- Vectores energéticos
2.4.- Acumulación de energía
3.- Perspectiva Global de la Energía
4.- Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030
5.- Energías No Renovables (ENR)
5.1.- ENR Carbón, Petróleo, Gas Natural
5.2.- ENR Nuclear (fisión)
5.3.- ENR Nuclear (fusión)
Curso 2021-2022
Seminario sobre el Cambio Climático
Jornada 4. La Energía y el Cambio Climático
www.universidadpopularc3c.es
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Núm. Tema
6.- Energías Renovables (ER)
6.1.- ER Eólica
6.2.- ER Energía solar. Centrales termoeléctricas y Solar fotovoltaica
6.3.- ER Hidráulica
6.4.- ER Mareas y olas
6.5.- ER Bioenergía y Residuos
6.6.- ER Geotérmica
7.- Energía para el transporte
7.1.- Electricidad
7.2.- Biocombustibles
7.3.- Hidrógeno
7.4.- Transporte aéreo
8.- Lo esencial del Seminario
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Curso 2021-2022
Seminario sobre el Cambio Climático
Jornada 4. La Energía y el Cambio Climático
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Introducción
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Conclusiones de las jornadas anteriores de
este seminario sobre el Cambio Climático:
Se está produciendo un calentamiento
global, originado por el aumento en la
atmósfera de los gases de efecto
invernadero (GEI), liberados a la
atmósfera por las actividades
humanas.
Toda actividad humana se realiza
con consumo de energía
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En este módulo vamos a presentar numerosos
datos; muchos de ellos se han tomado de estas
webs:
https://ourworldindata.org/
https://aleasoft.com/
https://elperiodicodelaenergia.com
https://datos.enerdata.net
https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/docume
nts/spain_draftnecp.pdf
https://demanda.ree.es/visiona/peninsula/
https://www.motorpasion.com/tecnologia/

Introducción
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En este módulo del Seminario “Cambio Climático” vamos a estudiar
objetivos y acciones que hay que realizar sobre una de las causas
fundamentales del Cambio Climático: Producción y Consumo de
Energía.
Vamos a estudiar los planes para reducir el consumo de energía,
mejorar la eficiencia en los procesos de producción y consumo, y pasar
de forma decidida a las energías renovables.

Nociones básicas
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Para aprovechar al máximo esta etapa del Seminario, sería deseable
gozar de un nivel suficiente de ciertos conocimientos fundamentales antes
de iniciar la sesión; pero desgraciadamente esto no es realista, y por ello
vamos a suplir las carencias que hubiera con unos conocimientos
simplificados.
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El tema que vamos a estudiar es muy amplio y complejo, por lo cual le
vamos a dedicar dos jornadas.
Os pedimos un poco de paciencia, y os recordamos que estamos a vuestra
disposición para responder cualquier cuestión que no veáis clara.
seminarios@universidadpopularc3c.es

Nociones básicas
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1 litro de
combustible
contiene una
determinada
cantidad de
energía en forma
química.
1º Principio de Termodinámica:
La energía no se crea ni se
destruye,
solo se transforma
La cantidad de energía química del
combustible, y la cantidad de
energía mecánica necesaria para
que el coche realice un cierto
recorrido*) deberían ser idénticas.
En el motor de un coche esa energía
química se transforma en calor y en
energía mecánica.
La energía mecánica propulsa el coche
para realizar un recorrido (“trabajo
mecánico”)
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En la realidad ambas cantidades de
energía no son idénticas
¿Qué ocurre con esa “energía
perdida”?
Esquema del ciclo
termodinámico que
transforma la energía
química en trabajo
mecánico
*) Más las pérdidas por
roces con la carretera,
desplazamiento del aire, etc.
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝜏 = 1 −
𝑇1
𝑇2
T1 y T2 en unidades
relativas al “cero
termodinámico” = “cero
absoluto”= -273 C= 0 Kelvin

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2º Principio de Termodinámica:
En todo proceso que consista en paso de
calor de una fuente caliente a otra más
fría, creando además trabajo mecánico, se
genera una cierta cantidad de Entropía
La generación de
Entropía explica que se
“pierda” una cierta
cantidad de energía.
¿Dónde va a parar la energía que falta?
La energía se hace “inutilizable”, pero no “desaparece”
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Nociones básicas

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Casi todas las materias primas se pueden reciclar, reutilizar,
recuperar, reprocesar, etc.
Pero la energía disipada en un proceso, bien sea de
generación o de consumo, no se puede volver a utilizar*).
Una consecuencia importante es que la energía no es una
“materia prima” como las demás.
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*) Esta afirmación se debe matizar. Ver esquema
Se pueden encadenar varios procesos, de forma que
la temperatura final de uno sea la temperatura inicial
del siguiente.
C
Nociones básicas

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Gasolina ideal, ciclo Otto, 8:1………………...…….. 56 %
Gasolina típico, ciclo Otto …………………...…20 – 37 %
Diesel ideal, 18:1 ………………………………...…...63 %
Diesel típico ……………………………………..…30–45 %
Turbina vapor ideal a 816 ºC Rankine……...…...… 73 %
Turbina de vapor a 565 ºC Rankine ……………..… 42 %
Turbina de gas …………………………………..…35-42 %
Turbina de gas ciclo combinado ………………..….. 60 %
Motores eléctricos y alternadores ……….…....70-99,9 %
Límites de rendimiento de la conversión de
energía interna en trabajo
Fuente: Dr. Alberto Navarro Izquierdo
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Nociones básicas

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La POTENCIA de un sistema de generación o consumo de
energía mide la CAPACIDAD de producir o consumir energía,
INDEPENDIENTEMENTE DEL TIEMPO.
La ENERGÍA de un sistema de generación o consumo de energía
mide la CANTIDAD DE TRABAJO MECÁNICO PRODUCIDO o
consumido por el sistema, y obviamente TIENE EN CUENTA EL
TIEMPO de funcionamiento.
Las unidades de medida principales son:
POTENCIA
- Vatio (W) y sus múltiplos
ENERGÍA
- Vatio x segundo (Wxs) y sus múltiplos *)
- Joule (J) y sus múltiplos
- Tonelada de petróleo equivalente = 11.560 KWh
*) Nota importante: Observar que el tiempo (s) está multiplicando.
Es muy común encontrar artículos de prensa, etc. con expresiones
en KW/h. Esto es un error.
Nociones básicas
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19-3-2022
Es muy importante disponer de un conversor de unidades,
como este, pulsar aquí

http://www.comillas.edu/Documentos/BP/sankey_energy.html Volver a Índice
Nociones básicas
P.2.2 Pág. 1/1
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Energía Primaria y Energía Final

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Vectores de Energía
P.2.3 Pág. 1/4
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Vectores energé-
ticos son sustan-
cias o dispositivos
que almacenan
energía, de forma
que ésta pueda
liberarse posterior-
mente de forma
controlada.
Los Vectores energéticos no son fuentes
de energía (primaria)
Son productos manufacturados en los que
se ha invertido una cantidad de energía,
que se puede recuperar y transformar en
otra clase de energía.
Fuente: Fundación de
Nuevas Tecnologías del
Hidrógeno de Aragón
Nociones básicas

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19-3-2022 Volver a Índice
Producción de Hi-
drógeno por diso-
ciación electrolítica
de H2O
Utilización de Amoniaco en
pilas de combustible
El amoníaco se disocia en N y H en el
“cracker”. El H pasa a la célula de
combustible, en la que se oxida y
genera electricidad
Nociones básicas

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P.2.3 Pág. 3/4
19-3-2022
Conferencia “El sistema energético
solar-hidrógeno: actualidad y posibili-
dades”, del Dr. Carlos Sánchez
López, Profesor Emérito del Dpto. de
Física de Materiales, UAM.
Enlace a la conferencia,
pinchar aquí
La producción de Hidrógeno es un tema de
gran importancia, y por ello constituye un
campo de investigación muy dinámico.
En este seminario no podemos dedicar
tiempo suficiente a un tema tan
importante, y por ello os hacemos esta
recomendación.
Vista del Laboratorio
del Dr. Carlos Sánchez
López, en la UAM.
Nociones básicas

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P.2.3 Pág. 4/4
19-3-2022
Célula de Combustible
Fuente: Geek.com a través de ALEASOFT
https://aleasoft.com/green-hydrogen-fuel-future/
Fuente: Geek.com a través de ALEASOFT
https://aleasoft.com/green-hydrogen-fuel-future/
Nociones básicas

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Acumulación de Energía
P.2.4 Pág. 1/4
19-3-2022
Las energía renovables son generalmente
intermitentes: esto crea un problema fundamental
para su utilización de forma eficiente y económica:
“De noche no hay sol”
Se trata de almacenar la energía disponible en los
momentos en los que no hay demanda, y entregarla
al sistema en cuando ésta se produce.
Acumuladores:
- Baterías eléctricas
- Supercondensadores
- Aire comprimido
- Bombeo de agua en los embalses
- Almacenamiento de calor en sales
fundidas
Nociones básicas

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P.2.4 Pág. 2/4
19-3-2022
Parque eólico de ACCIONA en Barasoain (Navarra):
1 generador eólico de 3MW almacena energía en dos baterías:
- 1 Batería de energía de 0,7 MW almacena 0,7 MW hora.
Puede entregar 0,7 MW durante 1 hora
- 1 Batería de potencia: 1 MW almacena 0,39 MW hora.
Puede entregar 1 MW durante 20 minutos
Nociones básicas

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P.2.4 Pág. 3/4
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Sistema de almacenamiento de energía LS Power-Diablo en
California. Tecnología: Baterías de litio-ión.
Almacena y suministra 50 MW (400 MW hora cada 8 horas.)
Fuente: LS Power a través de Insideclimatenews.
Nociones básicas

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P.2.4 Pág. 4/4
19-3-2022
Sistema de Bombeo de
Daivões a Gouvães (650m
de desnivel). 880 MW
Acumulación
de Energía
Nociones básicas

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P.3 Pág. 1/5
19-3-2022
Consumo Global de Energía Primaria 1990-2019
31%
23%
10%
26%
10%
Escala en Exajulios
1 Toe = 11630 KW-hora = 3,5.10-8 ExaJulios
Fuente: ENERDATA https://datos.enerdata.net/energia-
total/datos-consumo-internacional.html
418,68
628,02
209,34
Planes Globales de Energía
Energía Primaria

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“Negavatios”
P.3 Pág. 2/5
19-3-2022
Intensidad Energética Global (Energía Primaria) 1990-2019
La eficiencia energética
jugará un papel clave
durante la transición
energética hacia una
economía totalmente
descarbonizada, neutra
en emisiones de gases
de efecto invernadero.
Fuente: ENERDATA https://datos.enerdata.net/energia-total/intensidad-energetica-
pib-datos.html
Esquema
General:
- Negavatios
- Renovables
- Electrificación
0,10
0,05
0,15

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P.3 Pág. 3/5
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Consumo Global de Energía 1990-2019
https://elperiodicodelaenergia.com/wp-content/uploads/2018/09/ETO_Power-Supply-
and-Use_210818_low-res2-compressed-002.pdf
Fuente: DNV GL Energy Transition Outlook 2018 - power supply
and use
Producción Global de Energía Primaria por Fuente
Renovables
No
Renovables

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P.3 Pág. 4/5
19-3-2022
Consumo Global de Energía 1990-2019
Fuente: DNV GL Energy Transition Outlook 2018 - power supply
and use
Demanda Global de Energía Final por Sector
https://elperiodicodelaenergia.com/wp-content/uploads/2018/09/ETO_Power-Supply-
and-Use_210818_low-res2-compressed-002.pdf
Demanda Global de Energía Final por Sector

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P.3 Pág. 5/5
19-3-2022
1 EJ = 2,777x1011 KWhora
Consumo global de Energía Final en 2050
Exajulios
Fuente: BP https://www.bp.com/en/global/corporate/energy-
economics/energy-outlook/net-zero.html
CCUS = Captura y almacenamiento de CO2
Se estima que la demanda de electricidad va a aumentar debido a la
electrificación del transporte (vehículos eléctricos), de las calefacciones, y por la
producción de hidrógeno verde/amoníaco como sistemas de almacenamiento
de energía y como combustibles.

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Plan Nacional Integrado de
Energía y Clima 2021-2030
P.4.- Pág. 1/17
19-3-2022
El Gobierno de España presenta en febrero de 2019 el
Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030
Este Plan recoge los objetivos del Acuerdo de París y el
Plan de la Unión Europea para el período 2020-2050
Establece acciones concretas para alcanzar los objetivos
citados. Se especifican las inversiones (Públicas y
Privadas)
Objetivos vinculantes para la UE en 2030
(Informe “Energía limpia para todos los
europeos” (COM2016 860 final):
• 55% de reducción de emisiones de gases
de efecto invernadero (GEI) respecto a 1990.
• 32% de renovables sobre el consumo total
de energía final bruta.
• 32,5% de mejora de la eficiencia energética.
• 15% interconexión eléctrica de los Estados
miembros.
Objetivos Plan Nacional Integrado de
Energía y Clima 2021-2030:
• 23% de reducción de emisiones de gases
de efecto invernadero (GEI) respecto a 1990.
• 42% de renovables sobre el uso final de la
energía
• 74% de energía renovable en la generación
eléctrica.
• 39,6% de mejora de la eficiencia energética.
https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/spain_draftnecp.pdf
Origen de los datos: Ministerio para la Transición Ecológica, 2019

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Fuente: ENERDATA https://datos.enerdata.net/energia-total/datos-
consumo-internacional.html
P.4.- Pág. 2/17
19-3-2022
La eficiencia energética jugará un papel clave durante la transición
energética hacia una economía totalmente descarbonizada, neutra en
emisiones de gases de efecto invernadero.
Objetivo para 2030: reducción del 39,6%
Intensidad Energética España (Energía Primaria) 1990-2019

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P.4.- Pág. 3/17
19-3-2022
Plan Nacional
Integrado de
Energía y Clima
2021-2030

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P.4.- Pág. 4/17
19-3-2022
Mix de energía primaria en España – 2017 y 2030 (Ktpe)

Fuente: REE https://www.energias-renovables.com/panorama/las-
renovables-han-generado-en-espana-en-20210107
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P.4.- Pág. 5/17
19-3-2022
Estructura de demanda total electricidad Año 2020
Total 249.970 gigavatios hora

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P.4 Pág. 6/17
19-3-2022

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Fuente de los datos: Ministerio para la Transición Ecológica, 2019
P-4.- Pág. 7/17
19-3-2022
Plan Nacional
Integrado de
Energía y Clima
2021-2030

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P.4.- Pág. 8/17
19-3-2022
Plan Nacional
Integrado de
Energía y Clima
2021-2030
Total Acumulado
2021-2030
36809 Ktpe

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P.4.- Pág. 9/17
19-3-2022
Ahorro de energía final acumulada por
medidas en España 2021-2030 (ktep)

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P.4.- Pág.
10/17
19-3-2022

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Ejemplo de perfil diario de generación de energía eléctrica en España
(7 de abril de 2021)
P.4.- Pág. 11/17
19-3-2022
Fuente: REE https://demanda.ree.es/visiona/peninsula/demanda/acumulada/

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Emisiones de CO2 de las centrales
eléctricas
P.4.- Pág. 12/17
19-3-2022
Fuente REE, 2019

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P.4.- Pág. 13/17
19-3-2022

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Origen de los datos: Basque Centre for Climate Change, 2019., 2018
P.4.- Pág. 14/17
19-3-2022

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P.4.- Pág. 15/17
19-3-2022
Plan Nacional
Integrado de
Energía y Clima
2021-2030
Fuente: Basque Centre for Climate Change, 2019
Impacto en PIB por tipo de medida (M€)

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P.4.- Pág. 16/17
19-3-2022 https://ec.europa.eu/energy/sites/ener/files/documents/spain_draftnecp.pdf
Plan Nacional
Integrado de
Energía y Clima
2021-2030
Variación en consumo final – hogares vulnerables y no vulnerables (%)

Fuente: Wikipedia
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P.4 Pág. 17/17
19-3-2022
Energís renovables

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Resumen de procesos y sistemas de captura de CO2
P.5.- Pág. 1/3
19-3-2022
Energías No Renovables

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Resumen de procesos y sistemas de captura de CO2
P.5.- Pág. 2/3
19-3-2022
1. Las emisio-
nes de la planta
generadora de
energía se
inyectan en un
sistema de
absorción junto
con un reactivo
Planta generadora
de energía
Reactivo
CO2 capturado
El reacti-
vo se se-
para del
CO2 por
calor
El reactivo se une al CO2
2. El reactivo se une
al CO2 y el resto de
emisiones de la
Planta se liberan al
exterior
3. Se aplica calor
para separar el
reactivo del CO2
4. El CO2 se
almacena bajo el
fondo marino.
Gases liberados exentos de CO2

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Fuente: Instituto Elcano
http://www.realinstitutoelcano.org/wps/wcm/connect/b9877780430426a8a6b7e75cb2335b4
9/DT20-
2010_Alvarez_captura_almacenamiento_CO2_cambio_climatico.pdf?MOD=AJPERES&C
ACHEID=b9877780430426a8a6b7e75cb2335b49
P.5.- Pág. 3/3
19-3-2022
Captura y Almacenamiento de CO2 (CAC)

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¿King
Coal?
El carbón
Fuente: ENERDATA https://datos.enerdata.net/carbon-
lignito/consumo-mundial-carbon.html
P.5.1 Pág. 1/4
19-3-2022

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El carbón
Fuente: IRENA https://www.irena.org/-
/media/Files/IRENA/Agency/Publication/201
8/Apr/IRENA_Report_GET_2018.pdf)
P.5.1 Pág. 2/4
19-3-2022
Demanda de Combustibles Fósiles relacionados
con el consumo de energía (Exajulios)
Reducción de demanda en
2050

El petróleo y el gas natural
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P.5.1 Pág. 3/4
19-3-2022
Esquema Termodinámico

El petróleo y el gas natural
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Turbina de gas
Alternador
P.5.1 Pág. 4/4
19-3-2022
1.- Turbina de gas
2.- Toma de aire
3.- Generador eléctrico
4.- Excitador del generador
5.- Embrague síncrono
6.- Turbina de vapor combinada
HP/IP
7.- Turbina de vapor de baja presión
8.- Condensador

Inestable
Energía nuclear (Fisión)
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P.5.2 Pág. 1/5
19-3-2022
Central
nuclear de
Ascó
Central
nuclear
francesa
En enero de 2018,
existen 448 reactores
nucleares operativos
en todo el mundo y
58 unidades más en
construcción

Esquema de central nuclear moderada
por agua en ebullición
Fuente: Wikipedia
Esquema de central nuclear moderada
por agua a presión
P.5.2 Pág. 2/5
Origen de los datos: Wikipedia
El Dr. Vicente Ausín ha realizado unos buenos
estudios del sobre las centrales nucleares, a los
que se puede acceder en los enlaces siguientes:
Los riesgos de la radiactividad y su percepción social. Parte I
Los riesgos de la radiactividad y su percepción social. Parte II
El control del riesgo radiológico en las centrales nucleares
españolas

Centrales actuales
en España
Fuente: Wikipedia
P.5.2 Pág. 3/5

Fuente: Terra Power y Wikipedia
Concepto del Reactor TWR
(traveling wave reactor) Generación IV
Un Reactor TRW es un reactor nuclear de fisión
que convierte combustible fértil* en combusti-
ble utilizable, mediante transmutación nuclear,
en paralelo con la fisión de material fisible
* Un Combustible se llama fértil cuando no es fisionable, pero puede hacerse
fisionable por reacciones nucleares en el interior de un reactor nuclear.
P.5.2 Pág. 4/5
La compañía Terra Power está construyedo un
reactor TRW que entrará en funcionamiento en
los años finales de esta década. Estará refrigera-
do por Sodio (se denominará “Natrium”)

VHTR (Reactor de muy alta
temperatura)
P.5.2 Pág. 5/5

Hasta la fecha, se han desarrollado dos
líneas de investigación, que se han
materializado en experimentos con
resultados iniciales alentadores:
- Sistemas de confinamiento magnético
- Sistemas de confinamiento inercial
Los sistemas de confinamiento inercial se
han desarrollado fundamentalmente en
EEUU, y los sistemas de confinamiento
magnético se han desarrollado por
consorcios de varias naciones europeas y
de otros continentes.
Desde los años cuarenta del siglo XX se ha
investigado la posibilidad de generar energía
mediante el proceso que opera en el núcleo
de las estrellas: Fusión Nuclear.
Energía nuclear (Fusión)
Comparación de los tamaños de JET y de ITER
El proyecto JET demostró que
es posible obtener una reacción
nuclear de fusión controlada
Se ha pasado a la siguiente etapa:
el proyecto ITER, actualmente en
construcción en Cadarache (Sur de
Francia).
P.5.3 Pág. 1/6

La reacción se realiza en un plasma
de los gases deuterio y tritio (ambos
son isótopos del hidrógeno), a
temperaturas del orden de 100
millones de ºC
Esquema de los 3 sistemas de
calentamiento del plasma hasta 100
millones de C
P.5.3 Pág. 2/6
19-3-2022
Los sistemas de confinamiento
magnético se basan en los trabajos
que Zajarov, Tamm y Kurchatov
realizaron en Rusia durante los años
cuarenta, y que culminaron con el
desarrollo del concepto TOKAMAK.
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Parámetros principales de la cámara toroidal
Parámetro Unidad
Radio mayor cámara
del plasma
6.2 m
Radio menor
cámara del plasma
2.0 m
Volumen cámara del
plasma
840 m3
Corriente en el plasma 15.0 MA
Campo magnético
toroidal en el eje
5.3 T
Potencia de Fusión 500 MW
Tiempo de
mantenimiento de
temperatura
>400 s
Amplificación de
potencia
>10
P.5.3 Pág. 3/6
19-3-2022
El proyecto ITER se halla actualmente en
construcción en Cadarache (Sur de Francia).
Calendario:
2010.- Comienza la construcción de instalaciones.
2015.- Trasladado de primeros componentes de
gran tamaño
2018.- Comienzo primera fase de ensamblaje
2024.- Fase de puesta en marcha
2025.- Se consigue el primer plasma
2035.- Comienza la operación de fusión
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Tecnología del
siglo XIX
Tecnología
del siglo XXI
P.5.3 Pág. 4/6

Este proyecto ha pasado por diversas etapas
en el Laboratorio L. Livermore, y en la
actualidad ha alcanzado una escala de
instalación prototipo, con la denominación NIF.
La energía total que se inyecta al combustible
es del orden de 1,8 Megajoule.
Tras 12 años de trabajo, se finalizó la
instalación en 2009, con un coste de 3.100
millones de $US.
EEUU inició en los años setenta el proyecto
NOVA de fusión nuclear, que se basaba en el
calentamiento del combustible nuclear
(esferas de deuterio y tritio) mediante láseres.
P.5.3 Pág. 5/6
19-3-2021
Esquema de la disposición de la
cavidad “Hohlraum”, con la esfera
de combustible, y la trayectoria de
los rayos laser.
El sistema dispara 192 rayos
laser simultáneamente sobre
las paredes de la cavidad, en
las cuales se genera un flujo
de rayos X.
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Los rayos X inciden sobre la esfera de
combustible, provocando un
calentamiento de su superficie, que se
mueve a gran velocidad hacia el
exterior.
Se produce una fuerza de reacción,
que genera la implosión del núcleo de
la esfera de combustible. Se alcanza
una densidad de unos 300 g/cm3
Se alcanza una temperatura de 100
millones de ºC, a la cual se dan las
reacciones nucleares que generan una
cantidad de energía varias veces mayor
que la de entrada al sistema.
P.5.3 Pág. 6/6

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P.6 Pág. 1/3
19-3-2022 Fuente: Our World in Data - https://ourworldindata.org/renewable-
energy#breakdown-of-renewables-in-the-energy-mix
Energías renovables
El cumplimiento de
los objetivos del
Protocolo de Kyoto
es imposible sin la
contribución de las
energías renovables.
Las fuentes de energía renovables incluyen la
hidráulica, solar, eólica, bioenergía, geotérmica, olas
y mareas. No se incluyen los biocombustibles
tradicionales, que pueden ser fuentes de energía
claves en lugares con baja capacidad económica

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El cumplimiento de
los objetivos del
Protocolo de Kyoto
es imposible sin la
contribución de las
energías renovables.
P.6 Pág. 2/3

Fuente: IDAE
https://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_11
227_e2_tecnologia_y_costes_7d24f737.pdf
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P.6 Pág. 3/3
19-3-2022
Costes de Generación de Electricidad
Coste: Céntimos de Euro2010/Kwh

Datos generales:
Energía generada por las dos centrales: 3,5x108
Kwh/año
La central de carbón emite 0,27 Kg de CO2 por
Kwh
Volumen presa central hidráulica: 645000 m3
hormigón
Peso del cemento: 645.000x0,412 = 265.740 T =
peso de CO2 emitido
Ejercicio:
Sustituir una central de carbón convencional por una central hidroeléctrica que
genere anualmente la misma energía
Pulsar sobre la foto para
abrir el cálculo
Resumen:
La reducción de emisiones de CO2
conseguida durante los primeros 12,6 años
de funcionamiento de la central
hidroeléctrica compensarían las emisiones
de CO2 realizadas para construirla
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P.6 Pág. 3/3
19-3-2022

Energía Eólica, generación de electricidad
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P.6.1 Pág. 1/3
19-3-2022
Fuente: Our World in Data - https://ourworldindata.org/renewable-
Se incluyen las
instalaciones
terrestres y las
marítimas.

Energía Eólica
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P.6.1 Pág. 2/3
19-3-2022
Potencia global de genera-
ción eólica de electricidad,
instalada hasta 2020.
Fuente: WIKIPEDIA

3.3.1.- Energía eólica
Ejemplo de generadores eólicos instalados en la
plataforma costera
Energía Eólica
P.6.1 Pág. 3/3
19-3-2022
Esquema del campo
de generadores
“Borkum 2” (400 Mw)
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Energía solar recibida anualmente al nivel del suelo
Energía Solar
P.6.2 Pág. 1/6

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Esquema de sistemas de utilización de la energía solar
Energía Solar
Sin concentración
(Baja temperatura)
Sistemas de captación de
energía mediante líquidos
acumuladores de calor
Sistemas de captación de
energía mediante células
fotovoltaicas
Con concentración
(Alta temperatura)
Calor p/viviendas,
procesos
industriales, etc.
Con bomba de
calor, refrigeración y
climatización
Producción de vapor
y electricidad
(turbina/alternador).
Con acumulación en
sales fundidas,
funcionamiento
“contínuo”
Producción directa
de electricidad
Recomendación:
Conferencia “La Fotovol-
taica en el autoconsumo
eléctrico es una realidad”
de Jesús Laborda
Enlace pinchar aquí
P.6.2 Pág. 2/6
19-3-2022

Instalación doméstica pane-
les solares fotovoltaicos
Instalación industrial paneles
solares fotovoltaicos
Energía Solar
P.6.2 Pág. 3/6
19-3-2022
Fuente: IDAE,
https://www.idae.es/sites/default/files/documentos/publicaciones_idae/documentos_r
esumen_per_2011-2020_15f3dad6.pdf
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Instalación de energía solar
sin concentración (a baja
temperatura),
Instalaciones de energía solar con concentración
(Alta temperatura). Producción de electricidad

Energía Solar, producción de electricidad
P.6.2 Pág. 4/6
energy#solar-energy-generation
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Energía Solar
P.6.2 Pág. 5/6
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Proporción de energía primaria de origen solar

P.6.2 Pág. 6/6
Energía Primaria Solar, consumo per cápita - 2019
Consumo de energía medida como
equivalentes de energía primaria. Nos
referimos a energía bruta, antes de su
conversión en electricidad, calor o
combustibles para transporte. En este caso
se ha medido como “equivalentes de
entrada”, es decir, cantidad de energía
primaria proporcionada por combustibles
fósiles que sería necesaria para generar la
misma cantidad de energía solar.

Energía hidráulica
P.6.3 Pág. 1/2
19-3-2022
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P.6.3 Pág. 2/2
19-3-2022
Energía Hidráulica
Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030

Energía de olas y mareas
Este sistema, a pesar de ser muy
eficiente, no se ha podido instalar en
ningún otro lugar, debido a los
requisitos de intensidad de la mareas.
Los desarrollos de sistemas de
aprovechamiento de las mareas
tienen un precedente en la central
de La Rance (costa de Bretaña,
Francia), inaugurado en 1966.
P.6.4 Pág. 1/2

Energía de olas y mareas
Central Nereida MOWC, Motrico,
300 Kw y 600.000 Kwh/año.
Columna de agua oscilante y turbina
de aire comprimido.
En España se están desarro-
llando varios sistemas de apro-
vechamiento de la energía de
las olas
P.6.4 Pág. 2/2
Turbina-Generador
Válvula de
modulación
Cámara de la
columna de agua
oscilante OWC
Flujo de Aire
Rompeolas

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La energía que contiene la biomasa es energía solar almacenada a
través de la fotosíntesis, proceso por el cual las plantas utilizan la
energía solar para convertir los compuestos inorgánicos que
asimilan (como el CO2) en compuestos orgánicos.
“Biomasa” es todo material de origen biológico, excluyendo
aquellos que han sido incorporados a formaciones geológicas
sufriendo un proceso de mineralización.
Bioenergía
P.6.5 Pág. 1/5
19-3-2022
Reacción Fotosíntesis:
6H2O+6CO2+Energía C6H12O6+6O2
0,65 t de Agua

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Bioenergía
P.6.5 Pág. 2/5
19-3-2022
Evolución y previsiones
consumo global de
biomasa.
Unidades: KTpe
Fuente: Ente Vasco de la
Energía (EEE).
https://www.eve.eus/Actuaci
ones/Actuaciones/Biomasa?l
ang=es-es

Instalaciones energéticas de la biomasa
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Bioenergía
P.6.5 Pág. 3/5
19-3-2022

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Residuos
Fuente del gráfico: epdata
https://www.epdata.es/datos/recogida-
residuos-datos-estadisticas/225
El sentido común de la sostenibilidad nos
aconseja priorizar:
- La reducción
- La reutilización
- El reciclaje de los residuos
Pero, en última instancia, hay que
contemplar su valorización*) como una
opción válida para evitar que acaben en un
vertedero..
Si aplicamos estas reglas, recuperamos mucha
más energía que la que conseguimos cuando
usamos los residuos como fuente de energía.
Por ejemplo, fabricar papel a partir de papel
usado requiere un 65% menos de energía.
*) Se denomina valorización al proceso de
usar los residuos para producir energía
P.6.5 Pág. 4/5
19-3-2022

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Residuos
P.6.5 Pág. 5/5
19-3-2022
Fuente: ECOEMBES https://www.ecoembes.com/es/planeta-recicla/blog/se-
puede-generar-energia-en-los-
vertederos#:~:text=Al%20proceso%20de%20usar%20los,se%20queman%20pa
ra%20producir%20energ%C3%ADa.
De los dos millones de toneladas de residuos
plásticos de origen doméstico que se
producen anualmente en España, alrededor
del 14% se utiliza para generar energía.
La combustión de una tonelada de botellas
de plástico genera tanta energía como
quemar 1,4 toneladas de carbón
El reciclaje de todo el film de plástico que llega
a los vertederos de España cada año podría
ahorrar una energía equivalente a la de 185
millones de litros de gasóleo, suficientes para
abastecer de calefacción a unos 50.000
hogares.

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Energía Geotérmica
El objetivo de la energía geotérmica es la producción de calor o
electricidad aprovechando el recurso térmico que se encuentra bajo el
suelo. El recurso geotérmico se caracteriza por:
- La temperatura
- La profundidad
- El gradiente térmico.
P.6.6 Pág. 1/6
19-3-2022
Recurso Profundidad
(m)
Temperatura Aplicación
Somero o de muy
baja temperatura
< 250 metros < 30 ºC Generación de calor con
bomba de calor
Baja temperatura 1.500 - 2.500 30 - 100 ºC Invernaderos, piscifactorías,
procesos industriales y en
soluciones de district heating.
Media
temperatura
2.000 - 4.000 100 - 150 ºC Generación de electricidad a
través de plantas flash,
plantas de vapor seco y
plantas de ciclo binario.
Alta temperatura 1.500 - 3.000 > 150 ºC
Fuente: IDAE
https://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_11
227_e2_tecnologia_y_costes_7d24f737.pdf

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Fuente: Instituto Geológico y Minero
(IGME) de España
P.6.6 Pág. 2/6
19-3-2022

3.3.7.- Energía geotérmica
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Ejemplos de las aplicaciones típicas de
energía geotérmica
P.6.6 Pág. 3/6
19-3-2022

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Bomba de
Calor
P.6.6 Pág. 4/6
19-3-2022
Aire caliente hacia
el interior
Intercambiador
externo
Válvula reversible
Compresor
Vapor a Baja Presión-
Temperatura
Vapor a Alta Presión-
Temperatura
Líquido a Baja Presión-
Temperatura Líquido a Alta
Presión-Temperatura
El Refrigerante
absorbe calor
del Aire-Suelo
y alcanza la
evaporación
El Refrigerante
entrega calor al
aire y vuelve al
estado líquido
Intercambiador
interno
Recinto de expansión
La Bomba de Calor
funciona por el
principio del “calor
latente de vaporiza-
ción”.
La energía térmica
del aire-terreno ex-
terno se transporta
al interior del edificio
por medio de un
líquido que experi-
menta un cambio de
fase.
Se utiliza comunmente
el Tetrafluoroetano por-
que aunque tiene un
valor relativamente
bajo de calor latente de
vaporización, tiene un
bajo punto de
ebullición (-26,3 ºC), es
químicamente inerte y
no tóxico
https://www.sciencelearn.org.nz/resources/241-heat-pumps-and-energy-
transfer Fuente: University of Waikato (Nueva Zelanda).

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Grupo de viviendas en Tres Cantos- Madrid, equipado con una
instalación de energía geotérmica de 400 Kw
P.6.6 Pág. 5/6
19-3-2022
Fuente:
https://media.timtul.com/media/clusterefici
encia/201112_GeoEnergia_sessio_02f_Vailla
nt_Arroyo_Bodonal_20210406161505.pdf
Todo el captador trabaja centralizado con
una única sala técnica compuesta de 8
bombas geotérmicas Vaillant VWS 460/2, con
una potencia de 50,5 KW en B5W35 con AT
8ªC.

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Instalación geotérmica típica
de profundidad somera
1:Temperatura suelo: 15 C.
2: Evaporador
3: Compresor
4: Vivienda
5: Válvula de retención
P.6.6 Pág. 6/6
19-3-2022

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Fuente; Revista Investigación y Ciencia, 2006
P.7 Pág. 1/4
19-3-2022
Electricidad de red
Energías para el Transporte
Emisiones de los
vehículos

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Fuente; Revista Investigación y
Ciencia, 2006
P.7 Pág. 2/4
19-3-2022
El proceso desde la extracción del crudo, refino y
transporte del combustible para motores de
combustión interna (CI) hasta la estación de servicio
ofrece un rendimiento mayor que el de la producción
de Hidrógeno para las pilas de combustible, excepto

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Transformación de la demanda de energía
Petajulios/año
P.7 Pág. 3/4
19-3-2022
Observar:
- Reducción consumo petróleo
- Aumento consumo electricidad
(renovable)
1 Petajulio = 1015 julios = 2,78x108 Kwh
Datos Globales
Fuente: IRENA https://www.irena.org/-
/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2019/Apr/IREN
A_GET_REmap_pathway_2019.pdf

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El sector del transporte consume
aproximadamente un 38 % de la energía final
total consumida en España anualmente.
Equivale a unos 39 MT de petróleo
equivalente.
Prácticamente el 100 % de
este consumo energético
proviene del petróleo, que
es también importado en un
100 %.
P.7 Pág. 4/4
19-3-2022
Ahorro de Energía Final
acumulada en España
2021-2030 (Ktep)

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Se están realizando investigaciones para hallar soluciones a
los problemas del transporte que van mucho más allá de las
emisiones de GEI
Coche guiado por ordenador:
- Reducción muy significativa de los accidentes de tráfico
- Reducción muy significativa del consumo energético por
reducción de los trayectos “muertos” (búsqueda de
aparcamiento, búsqueda de direcciones, optimización de
trayectos, optimización de esperas en semáforos, etc).
Coche compartido (no en propiedad):
- Reducción muy significativa del número de coches en las
ciudades. BMW estima una reducción del 30 al 50 % de los
actuales
P.7 Pág. 5/4
19-3-2022

La evolución de los sistemas de propulsión de vehículos
experimentada en los últimos años parece indicar que, sin
abandonar de forma completa otros sistemas alternativos,
los vehículos de transporte* serán impulsados por
electricidad.
* Coches, camiones, autobuses, etc.
Por lo tanto, vamos a explicar los principales sistemas de
propulsión, aunque no vayan a ser importantes en el
futuro, puesto que siempre pueden dar respuesta a
necesidades especiales.
Volver a Índice
P.7.1 Pág. 1/3
19-3-2022
Electricidad

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Electricidad
La incorporación de nuevos fabricantes ha modificado el panorama. Ya están a la
venta varios modelos de coche enchufable con autonomías efectivas cercanas los
500 Km.
P.7.1 Pág. 2/3
19-3-2022
Ventas mundiales de
coches eléctricos

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Electricidad
P.7.1 Pág. 3/3
19-3-2022
Fuente: IDAE
https://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_11227_e
2_tecnologia_y_costes_7d24f737.pdf
Datos de España 2020:
Total coches vendidos: 851.000
Coches eléctricos vendidos: 18.000 (2% del total)

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- Alcoholes: por ejemplo etanol, metanol, etc, obtenidos
por fermentación de vegetales ricos en azúcares.
- Aceites vegetales: obtenidos de plantas oleaginosas,
tales como la jatropha curcas, soja, colza, etc, o por
tratamiento de aceites desechados.
Biocombustibles
Campo de maíz Jatropha Curcas
P.7.2 Pág. 1/2
19-3-2022

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La producción de biocombustibles procedentes de materias primas
alimenticias pueden influir de forma muy negativa en los precios de
esas materias, generando carestía en países pobres.
Biocombustibles
P.7.2 Pág. 2/2
19-3-2022
Fuente: IDAE
https://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_11227_e2_
tecnologia_y_costes_7d24f737.pdf

Honda FCX-2005, coche impulsado por
células de combustible que utilizan hidrógeno
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P.7.3 Pág. 1/3
19-3-2022
Hidrógeno
Desarrollar un sistema para producir
hidrógeno con un coste competitivo con
los combustibles fósiles conven-
cionales, y que no genere más GEI que
los sistemas actuales.
Desarrollar sistemas de
almacenamiento del hidrógeno dentro
del propio vehículo, en cantidad
necesaria para dotarlo de una
autonomía aceptable (por ejemplo,
500 Km sin recargar).
Establecer una red de estaciones que
suministren el hidrógeno en
condiciones de seguridad similares a
las actuales estaciones de servicio
1
2
3

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En 2018 circulaban por el Mundo unos 6500 coches impulsados por Hidrógeno.
La proporción de esos coches en Europa es solo un 9%.
P.7.3 Pág. 2/3
19-3-2022
Los detalles del funcionamiento de la pila de combustible que utiliza Hidrógeno se
pueden ver en el punto 2.3. Pulsar aquí para acceder directamente
Hidrógeno

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Se están desarrollando prototipos de coches, autobuses y
camiones impulsados por “células (pilas) de combustible”, que
generan directamente una corriente eléctrica mediante la
oxidación catalítica del hidrógeno. (ver punto 2.3)
Estos sistemas no realizan un ciclo termodinámico.
En consecuencia, no están sujetos a los límites impuestos por el
principio de Carnot.
Por ello, su rendimiento es en general superior al 75 % (el
rendimiento de un motor normal de gasolina o diesel es el 35 %).
Además, el único producto de la oxidación
catalítica del hidrógeno es H2O
Hidrógeno
P.7.3 Pág. 3/3
19-3-2022

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Aviación
Repsol ha producido en 2018, en Puertollano, 7.000 toneladas de combustible
para aviación a partir de biomasa.
Este primer lote evitará la emisión a la atmósfera de 440 toneladas de CO2, el
equivalente a 40 vuelos Madrid-Barcelona de aviones normales
Repsol va a poner en marcha en 2024 una nueva planta en Bilbao para producir
combustibles sintéticos a partir de hidrógeno renovable (“Hidrógeno verde”) y
CO2 capturado en la refinería de Petronor.
P.7.4 Pág. 1/1
19-3-2022
AIRBUS
Propulsores Turbofán, de turbina de gas
modificado que funciona con hidrógeno
mediante combustión.
El hidrógeno líquido se almacenará y
distribuirá a través de tanques ubicados
detrás del mamparo de presión trasero.
Capacidad para 120 y 200 pasajeros
Autonomía de más de 2,000 millas
náuticas.

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P.8 Pág. 1/1
19-3-2022
1.- Los planes de los países signatarios del
Acuerdo de París contemplan una importante
reducción de las emisiones de gases de efecto
invernadero (GEI) para 2050.
1.- El elemento fundamental para la
reducción de las emisiones de GEI es una
racionalización y reducción del consumo
de energía,
2.- La racionalización y reducción del consumo
de energía se va a basar en:
- Mejora de la eficiencia energética.
- Aumento de la utilización de fuentes de
energía renovables.
- Aumento del uso de la electricidad como
energía final
2.- Todavía hay una elevada incertidumbre
sobre:
- La captura y almacenamiento de CO2
- Los nuevos diseños de reactores
nucleares
- La viabilidad de los vectores
energéticos Hidrógeno, Amoniaco, etc.
3.- Nos hallamos en una Emergencia Climática.
4.- No hay vacuna para la Emergencia Climática
Lo esencial del Seminario

Energía y Cambio Climático - Seminario el Cambio Climático, sesión 4

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