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Justificación
El presente informe pretende plantear las diferentes energía que atravez de los años se
han venido adquiriendo del planeta tierra, sus características, beneficio y efectos con
respecto al Medio Ambiente. Y además nos profundizaremos en las nuevas alternativas
para el futuro.
Objetivos General
• Conocer los tipos de Sistemas de Energía que utiliza el hombre para su bienestar.
Objetivos Específico
• Adquirir conocimientos sobre los Sistema de Energía, para el futuro posterior
implementarlo en la vida cotidiana.
• Llegar a poseer destreza para la implementación de un Sistema de Energía.
Introducción
• El cambio climático (CC) es un tema que preocupa crecientemente. Así quedó
patente en la Cumbre del Clima de las Naciones Unidas en septiembre de
2014. El quinto informe emitido por el Panel Intergubernamental sobre el
Cambio Climático de marzo de 2014 (IPCC, 2014) afirmaba que el planeta
sufre significativamente los efectos del CC y que sus amenazas crecerán
seriamente en los años que vienen.
• La generación de electricidad renovable en todo el mundo desde el año 1990
creció bastante poco. Un promedio de 2,8% por año, lo que es menor que el
crecimiento del 3% registrado para la generación eléctrica total. Mientras que
el 19,5% de la electricidad mundial en 1990 fue producida a partir de fuentes
renovables, este porcentaje se redujo al 19,3% en 2009.
• Los enfoques acerca de la transición energética que se ha iniciado hace ya
varias décadas en Europa, algunos países desarrollados y más recientemente
en América latina, son variados.
Desarrollo
• Consumo de Energía
Investigaciones recientes han demostrado cómo las tecnologías sustentables se entremezclan
con las prácticas culturales y por lo tanto co-evolucionan, lo cual ciertamente influye en el
consumo de energía. El concepto de consumo sustentable se orienta hacia prácticas de
consumo donde el valor de uso se impone sobre la base de criterios de responsabilidad,
equidad, calidad de vida y austeridad ecológica.
En el caso de la energía es necesario distinguir entre el consumo directo (consumo residencial
y de transporte) de la energía incorporada en el bien de consumo final. Existen estudios sobre
consumo en hogares y otros sobre consumo industrial y son bastante distintos. Este artículo
se orienta al consumo de tipo residencial y de transporte.
• Patrones de Consumo
Para estudiar el asunto es necesario operacionalizar y acotar lo que entendemos por patrones
sustentables de consumo de energía y posiciones favorables hacia la sustentabilidad. Si se
analiza el consumo sustentable de energía desde un enfoque que toma en cuenta el impacto
ambiental del sobreconsumo, la eficiencia energética, la reducción de los gases de efecto
invernadero y la transición hacia fuentes renovables de energía aparecen como temáticas de
gran relevancia.
Los patrones energéticos son en sí una construcción social y están sometidos a
condicionamientos sociales.
Desarrollo
Nuestras investigaciones recientes se han orientado a verificar cómo se están generando
discursivamente patrones de consumo sustentables de energía referidos al consumo cotidiano en
las condiciones de vida de los estudiantes universitarios.
En cuanto a los patrones sociales sustentables de consumo de energía es claro que algunos
pueden ser mencionados, por ejemplo:
1. Uso de sistemas de energía solar y mejora de aislamiento en edificios.
2. Cambios en sistemas de calefacción urbana y refrigeración.
3. Uso mayor de aparatos electrodomésticos de bajo consumo: lámparas compactas fluorescentes,
frigoríficos y cocinas mejoradas y aparatos LED.
4. Transporte público como un medio eficiente de energía.
5. Transporte no motorizado e integrado con sistemas de transporte público.
6. Empleo de materiales de baja energía en la construcción y en residuos agrícolas e industriales en la
construcción.
7. Comercialización y amplia difusión de tecnologías de energías renovables (ER).
Este desafío presenta dos dimensiones: por un lado, hacer frente a la escasez de recursos
naturales para las personas pobres del mundo, y por otro, paliar los daños al medio ambiente
derivados del alto consumo de las personas ricas.
Desarrollo
• Energía Primaria
Energía primaria es toda forma de energía disponible en la naturaleza antes de ser convertida
o transformada. Consiste en la energía contenida en los combustibles crudos, la energía solar,
la eólica, la geotérmica y otras formas de energía que constituyen una entrada al sistema.
CEPAL, en el documento "Sostenibilidad energética en América Latina y el Caribe: El aporte
de las fuentes renovables" define la Energía primaria como: “los recursos naturales
disponibles en forma directa o indirecta que no sufren ninguna modificación química o física
para su uso energético. Las principales fuentes normalmente consideradas por los balances
energéticos de los países de América Latina y el Caribe son: petróleo, gas natural, carbón
mineral, hidroelectricidad, leña y otros subproductos de la leña, biogás, geotérmica, eólica,
nuclear, solar y otras primarias como el bagazo y los residuos agropecuarios o urbanos.”
• Las formas de energía primaria son las siguientes:
1. Energía humana y animal: energía mecánica de tracción animal.
2. Energía mecánica de origen natural.
a) Energía hidráulica
b) Energía mareomotriz
c) Energía eólica
Desarrollo
3. Energía química
a) Combustibles minerales:
b) Combustibles minerales sólidos: carbón, lignito.
c) Hidrocarburos: gas natural, petróleo.
4. Explosivos: energía no controlada
5. Biomasa
6. Energía nuclear
7. Energía solar
8. Energía térmica terrestre: Geotérmica
• Tipos de Energía
1) Energía mecánica
2) Energía eléctrica
3) Energía química
4) Energía nuclear
5) Energía térmica
Desarrollo
• Energía mecánica
Este tipo de energía se asocia con la capacidad de realizar el trabajo físico. Hay dos formas en las
que se encuentra esta energía; La energía potencial y la energía cinética. Energía potencial:
Como su nombre indica está contenido en un cuerpo debido a que es la altura por encima de su
entorno, ejemplos como la energía gravitacional del agua detrás de una presa y la energía
almacenada en baterías. Energía potencial = masa x aceleración debida a la gravedad (9.81) x
altura sobre el punto de referencia.
EP = m x g x h
La energía producida por un kilogramo de agua que cae desde una altura de 100m sobre el suelo
es una energía potencial, que puede calcular como sigue:
Potencial Energía = masa x aceleración debido a la gravedad x altura sobre el dato
EP = 1 x 9.81 x 100 = 981 J/Kg
Energía cinética.
La energía cinética está relacionada con el movimiento del cuerpo en cuestión. Ejemplos de KE
como el volante afectan y la energía del agua que fluye en una corriente. Energía Cinética = 1/2
masa x velocidad al cuadrado EK = ½ x m x V2
La corriente de agua en un río que fluye a una velocidad de 2 m / s tiene una energía cinética de:
Energía cinética = 1/2 masa x velocidad cuadrada = 1/2 x 1 x (2) 2 = 2J / kg
Desarrollo
• Energía eléctrica
La energía tipo como su nombre implica está asociada con los electrones de los materiales. La
energía eléctrica existe en dos formas:
Electricidad electrostática
Este tipo de energía eléctrica es producida por la acumulación de cambio en las placas de un
condensador. Charles coulomb describió las fuerzas de campo eléctrico en el 1780. Encontró que
para las cargas puntuales, la fuerza eléctrica varía directamente con el producto de las cargas.
Cuanto mayor sea la carga, más fuerte será el campo. Y el campo varía inversamente con el
cuadrado de la distancia entre las cargas. Esto significa que cuanto mayor es la distancia, cuanto
más débil se convierte la fuerza en la fórmula de la fuerza electrostática, F, se da como: F = k (q1
x q2) / d2
Donde q1 y q2 son las cargas d es la distancia entre las cargas. Y k id la constante de
proporcionalidad que depende del material que separa las cargas.
Energía electromagnética
Este tipo se produce con una combinación de fuerza magnética y eléctrica. Existe como un
espectro continuo de radiación. El tipo más útil de energía electromagnética viene en forma de
radiación solar transmitida por el sol que forma la base de toda la vida terrestre.
Desarrollo
• Energía química
Este tipo de está asociado con la liberación de energía térmica debido a una reacción química de
ciertas sustancias con oxígeno. La madera, el carbón o el gas es la principal fuente de energía
que usamos comúnmente en calefacción y cocción.
Cálculo de la energía química. La energía liberada de la combustión de una determinada masa
de combustible, con un valor calorífico conocido en una cámara de combustión de eficiencia
conocida, está dada por:
Energía Química = masa de combustible x valor calorífico x eficiencia de combustión
Desarrollo
• Energía nuclear
Esta energía se almacena en el núcleo de la materia, y se libera como resultado de la interacción
dentro del núcleo atómico.
Hay tres reacciones nucleares:
1. Desintegración radiactiva: en la que un núcleo inestable (radioisótopo) se desintegra en una
configuración más estable que da como resultado la liberación de materia y energía.
2. Fisión: Un núcleo pesado absorbe un neutrón que lo divide en dos o más núcleos
acompañados de una liberación de energía. El uranio U235 tiene la capacidad de producir
70 x 109 J / kg.
Einstein propuso la siguiente ecuación para calcular la energía producida por la fisión nuclear
(es decir, la conversión de la materia (m) en energía, E están relacionados con la velocidad de la
luz C): E = m C2 La reacción forma las bases para las plantas de generación de energía nuclear
actuales.
3. Fusión: Dos núcleos ligeros se combinan para producir una configuración más estable
acompañada por la liberación de energía. La reacción de fusión de agua pesada (deuterio) puede
producir energía a una velocidad de 0,35 x 1012 J / kg. Esta reacción aún no se ha realizado para
producir electricidad en base comercial.
Desarrollo
• Energía térmica
La energía térmica se asocia con la vibración intermolecular que resulta en calor y un aumento
de temperatura por encima de la del entorno. La energía térmica se calcula para dos regímenes
diferentes:
Cuando la sustancia en una fase pura, digamos si está en un líquido, gas o sólido, entonces:
Energía Térmica = masa x capacidad calorífica específica x diferencia de temperatura.
Durante un cambio de fase, tal como evaporación o condensación, se puede calcular mediante:
Energía térmica = masa x calor latente.
Sin embargo, si hay un cambio de fase, digamos durante la condensación del vapor de agua en
líquido, hay una cantidad adicional de calor liberado mientras que la temperatura permanece
constante durante el cambio de fase. Para 1 kg de agua a ser calentada a una presión ambiente
de 20 a 120°C, se requiere.
Energía térmica = agua de calefacción (20 - 100) o C + evaporación a 100°C + vapor de supe
calentamiento (100-120) o C.
Energía Térmica = 1x4.219 x (100 - 20) + 1x2256.7 + 1x2.01 x (120 - 100)
= 337.52 + 2256.7 + 40.2
= 2634.42 kJ
Desarrollo
• Conversión de energía
Es importante entender que las pérdidas se encuentran durante la transformación de la energía
dedicando las diferentes cubiertas a la forma final para una aplicación dada, por ejemplo
considerar una turbina eólica, se producen las siguientes conversiones:
1. La energía cinética del aire que se aproxima golpea las palas del rotor, girándolas, y por lo
tanto la energía cinemática axial se convierte en energía mecánica de las palas giratorias.
2. Parte de esta energía mecánica se pierde en el mecanismo de control, que consiste en la caja
de cambios y el freno para regular la velocidad y emparejarla con la del generador. Algunas
pérdidas de energía se encuentran debido a la fricción.
3. El eje girando con la energía restante girará a su vez el generador; Convirtiendo así la salida
en energía eléctrica (mecánica a eléctrica).
• Energía Renovable
Las energías renovables son aquellas que se obtienen de fuentes naturales virtualmente
inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de
regenerarse por medios naturales.
Desarrollo
• Energía Solar
Hay tres tipos de energía solar:
a) Pasiva
b) Térmica
c) Fotovoltaica.
La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía que produce electricidad de origen
renovable, obtenida directamente a partir de la radiación solar mediante un dispositivo
semiconductor denominado célula fotovoltaica.
Una central térmica solar o central termo solar es una instalación industrial en la que, a partir
del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico
convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de
energía eléctrica como en una central térmica clásica. Consiste en el aprovechamiento térmico
de la energía solar para transferirla y almacenarla en un medio portador de calor, generalmente
agua.
La tecnología solar pasiva es el conjunto de técnicas dirigidas al aprovechamiento de la energía
solar de forma directa, sin transformarla en otro tipo de energía, para su utilización inmediata o
para su almacenamiento sin la necesidad de sistemas mecánicos ni aporte externo de energía,
aunque puede ser complementada por ellos, por ejemplo para su regulación.
Desarrollo
• Energía eólica.
La energía eólica es la energía obtenida a partir del viento, es decir, la energía cinética generada
por efecto de las corrientes de aire, y que es convertida en otras formas útiles de energía para las
actividades humanas.
Para obtener electricidad, el movimiento de las aspas acciona un generador eléctrico (alternador
o dinamo) que convierte la energía mecánica de la rotación en energía eléctrica. La electricidad
puede almacenarse en baterías o ser vertida directamente a la red. La velocidad de giro del aspa
es de 12 a 19 revoluciones por minuto.
Dentro de este grupo podemos destacar la energía eólica marina, en auge en los últimos tiempos.
Una de sus ventajas es la frecuencia del viento ya que en alta mar suele aumentar en un 40% y
son mucho más regulares que en tierra. Esto implica que la energía eólica en alta mar es mucho
más productiva que los parques eólicos terrestres.
Desarrollo
• Energía mareomotriz y undimotriz.
La energía undimotriz, u olamotriz, es la energía que permite la obtención de electricidad a
partir de energía mecánica generada por el movimiento de las olas.
La energía mareomotriz es la que se obtiene aprovechando las mareas: mediante su empalme a
un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así
la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más segura y aprovechable.
Desarrollo
• Energía hidráulica.
La energía hidráulica, energía hídrica o hidroenergía es aquella que se obtiene del aprovechamiento
de las energías cinéticas y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas.
Energía geotérmica.
• La energía geotérmica es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento
del calor del interior de la Tierra.
• Las posibilidades que ofrece la geotermia para los hogares son múltiples y útiles en todas las
dependencias de la vivienda. Con la energía geotérmica disfrutará del máximo confort reduciendo
al mínimo su gasto energético y económico. Su uso en los hogares pasa por calefacción mediante
radiadores o suelo radiante, refrigeración por fan coils, agua caliente sanitaria o climatización de
piscinas, entre otros.
Desarrollo
• Contaminación del Aire de estos Sistema
Principales contaminantes del aire las partículas sólidas o polvos, Los gases, El ruido
También se considera como parte de la contaminación del aire por gases la emisión de olores,
como los que se desprenden de las plantas de procesamiento de alimentos para animales o las
harinas de pescados o aves.
• Las partículas sólidas o polvos. Son generadas por tolvaneras, plantas de energía eléctrica y
diversos procesos de fabricación. Se miden por su tamaño y se clasifican como tóxicas si
generan alguna reacción en el cuerpo humano, en los animales o las plantas.
• Los gases. La mayoría se emiten por los procesos de combustión o por reacciones químicas en
procesos industriales. Los procesos de combustión pueden ser móviles, como los que se
generan en los vehículos automotores o estacionarios, por ejemplo los calentadores
domésticos.
Algunas de las principales emisiones producto de la combustión son: el monóxido de carbono,
los óxidos de azufre, los óxidos de nitrógeno y el bióxido de carbono.
• El ruido. Por lo regular es debido a una operación industrial que maneja grandes cantidades
de materiales y energía. Se mide en decibeles y también las frecuencias de onda de las
emisiones.
Desarrollo
• Principales sustancias contaminantes producidas en la generación de energía
• Dióxido de Carbono (CO2). Se origina en cualquier proceso de combustión y en otros procesos
industriales, domésticos y biológicos. Se supone que la acumulación de este gas podría
aumentar considerablemente la temperatura de la superficie terrestre y ocasionar desastres
geoquímicos y ecológicos.
• Monóxido de carbono (CO). Es producido por la combustión incompleta de sustancias
carbonosas, por insuficiencia de oxígeno, en particular las de siderurgia, las refinerías de
petróleo, los vehículos de motor y los incendios forestales; este gas es altamente nocivo para la
vida humana.
• Dióxido de azufre (SO2). El Dióxido de azufre proviene de los procesos de combustión. Casi
todos los combustibles, exceptuando la madera, contienen azufre.
• Trióxido de azufre (SO3). Hay algunos procesos industriales que emiten trióxido de azufre,
SO3, el cual también se forma en la atmósfera en pequeñas cantidades debido a la reacción
entre el dióxido de azufre y el oxígeno: 2 SO2 + O2 ® 2 SO3
• Óxidos de azufre (SOx). El dióxido de azufre y el trióxido de azufre, se nombran en forma
conjunta como óxidos de azufre, SOx. Cuando en el aire hay vapor de agua y aerosoles de agua,
el trióxido de azufre reacciona para formar ácido sulfúrico.
Desarrollo
• Dióxido de azufre (SO2). El dióxido de azufre, el trióxido de azufre y el ácido sulfúrico
destruyen la vegetación y sus residuos son arrastrados por los vientos. El comportamiento de
las especies vegetales frente a la acción de este tóxico es muy variable. Las plantas de hojas
grasas son más sensibles, mientras que las leñosas son más resistentes.
• Óxidos de nitrógeno (NOX). Se emiten principalmente por los motores de combustión interna,
centrales termoeléctricas, hornos, el uso excesivo de fertilizantes, incendio de bosques y
algunas industrias químicas. Junto con los óxidos de azufre, forman el "smog" de las grandes
ciudades y pueden ocasionar serias infecciones respiratorias.
• Óxidos de nitrógeno (NOX). Son muy difíciles de calcular por fórmulas, por lo que se hace
necesario su medición. Una fórmula aproximada con un 20 a 25 % de error la constituye el
cálculo de 0.13 kg de NOx por cada l 000 000 kJ de energía consumida. Su cálculo de
dispersión se hace igual al de los SOx .
• Hidrocarburos. Compuestos orgánicos que contienen carbono e hidrógeno en estado gaseoso.
Se pueden combinar en presencia de la luz solar con óxidos de nitrógeno y participan en la
formación del smog fotoquímico. “Los automóviles principales productores”.
Combustible Valor
calorífico
MJ/kg
CO2 kg / kg
combustible
CO2 Energy
kg / MJ
SO2 kg /kg
combustible
Carbón 26 2.361 0.091 0.018
Petróleo 42 3.153 0.075 0.040
Gas Natural 55 2.750 0.050 0
Desarrollo
• Alternativas para el futuro
I- Biomasa: Es una de las fuentes energéticas renovables con más potencial de
crecimiento. Su uso pasa desde la generación de energía térmica, eléctrica, biocombustibles o
biogases.
II- Conversión Térmica Oceánica (OTEC) De ciclo cerrado: Con el calor del mar se hacen
hervir determinados líquidos que posean un punto bajo de ebullición (por ejemplo el amoníaco)
y ese calor hace funcionar turbinas de generación eléctrica.
III- Hidroeléctrica: El problema es que las represas hidroeléctricas son generadoras de
residuos tales como el metano o el CO2 (en cantidades alarmantes según algunos científicos),
que provienen de la descomposición de los materiales vegetal y animal que quedan sumergidos.
A esto hay que sumarle que muchas veces requieren de combustibles adicionales y que los
desvíos necesarios para su construcción han hundido para siempre sitios históricos.
IV- Nuclear por fisión del uranio: No es barata, sus residuos contaminan por milenios (son
tóxicos, cancerígenos y radiactivos) y más allá de las extremas medidas de seguridad que se
toman, es muy difícil prever los fenómenos naturales que pueden afectarla.
V- Fusión del hidrógeno: Una vez que se alcanza la elevadísima temperatura (unos cien
millones de grados) que se requiere para desatar el proceso, los átomos de Hidrógeno se
fusionan liberando cantidades muy importantes de energía y sus residuos son poco radiactivos y
perecederos.
Desarrollo
VI- Solar: Es una de las energías más limpias que existen y se basa en la captación de la luz del
sol con células fotovoltaicas (mediante espejos que “siguen al sol” y se llaman heliostatos) para
transformarla en electricidad o del calor para generalmente calentar aguas de manera directa.
• Sistema de Energía Eléctrica
Nicaragua es el país de América Central que posee la generación de electricidad más baja, así como el
porcentaje más bajo de población con acceso a la electricidad. El proceso de desagregación y
privatización de la década de los 90 no alcanzó los objetivos esperados, lo que resultó en muy poca
capacidad de generación agregada al sistema.
Usos
En Nicaragua, el 100% de la transmisión está gestionada por ENATREL, que también está a cargo del
suministro del sistema. La compañía Dissur-Disnorte, es un consorcio entre la española TSK y el
estado (16%participación), controla el 95% de la distribución.
Porcentajes de consumo para los diferentes sectores económicos:
Residencial: 34%
Comercial: 31%
Industrial: 20%
Otros: 15%
Desarrollo
Característica de la Energía Eléctrica: En la industria de la energía eléctrica, la red eléctrica es un
término usado para definir una red de electricidad que realizan estas tres operaciones:
1) Generación de electricidad
2) Transmisión de electricidad
3) Distribución de electricidad
Aplicaciones de la Energía Eléctrica
1 Generador electrostático
2 Motor eléctrico
3 Transformador
4 Máquinas frigoríficas y aire acondicionado
5 Electroimanes
6 Electroquímica
7 Electroválvulas
8 Iluminación y alumbrado
9 Producción de calor
10 Robótica y máquinas CNC
11 Señales luminosas
12 Uso doméstico
13 Uso en la industria
14 Uso en el transporte
15 Uso en la medicina
Desarrollo
Celdas Solares y Paneles Solares
En pocas palabras los paneles solares están compuestos por un conjunto de celdas solares. Es
decir que muchas celdas solares forman un panel solar. Sucede que una celda solar no podría
producir energía suficiente para practicante nada, es por eso que en conjunto (panel solar)
forman mayor cantidad de energía.
Aplicaciones del uso
1. Estaciones repetidoras de microondas y de radio.
2. Electrificación de pueblos en áreas remotas.
3. Instalaciones médicas en áreas rurales.
4. Corriente eléctrica para casas de campo.
5. Sistemas de comunicaciones de emergencia.
6. Sistemas de vigilancia de datos ambientales y de calidad del agua.
7. Faros, boyas y balizas de navegación marítima.
8. Sistemas de protección catódica.
9. Sistemas de desalinización.
10. Vehículos de recreo.
11. Señalización ferroviaria.
12. Sistemas para cargar los acumuladores de barcos.
13. Fuente de energía para naves espaciales.
Desarrollo
Energía Eólicas
La energía eólica es la energía obtenida a partir del viento, es decir, la energía cinética generada por
efecto de las corrientes de aire, y que es convertida en otras formas útiles de energía para las
actividades humanas. El término «eólico» proviene del latín aeolicus, es decir «perteneciente o
relativo a Eolo», dios de los vientos en la mitología griega.
Aplicación
Actualmente la energía eólica se aprovecha de dos formas bien diferenciadas: Por una parte se
utilizan para sacar agua de los pozos un tipo de eólicas llamados Aero bombas, actualmente hay
un modelo de máquinas muy generalizado, los molinos multípala del tipo americano.
Directamente a través de la energía mecánica o por medio de bombas estos molinos extraen el
agua de los pozos sin más ayuda que la del viento.
Por otra, están ese tipo de eólicas que llevan unidas un generador eléctrico y producen corriente
cuando sopla el viento, reciben entonces el nombre de aerogeneradores.
Conclusión
La participación ciudadana, el empoderamiento de las comunidades, resulta vital en la lucha por
el acceso a los recursos, al agua, a la energía y a los recursos de la naturaleza, para el beneficio de
todos.
Todo esto demanda un esfuerzo intelectual recogiendo, por ejemplo, la dimensión intercultural.
De las antiguas sabidurías de nuestros pueblos indígenas se podrían sacar lecciones. De sus
formas de consumo tradicionales podemos reorientar nuestras pautas de consumo
“consumistas”.
Todo aquel tema de pasar del fast food al slow food también tiene que ver con aquello, con
recoger una serie de tradiciones, tiene que ver con cambiar nuestra forma de ver el mundo. En
definitiva, lo que consumimos nos está transformando en términos del mundo que estamos
viviendo e incide en el mundo que queremos vivir. Hay que avanzar en una revolución cultural
que sea coherente con estos desafíos tanto humanos, como económicos y ecológicos.
Pero este desafío es bastante complicado, porque como dice el informe de la International
Energy Agency (IEA) de 2013, estamos frente a una política energética a nivel mundial que nos
está conduciendo a la acentuación de la crisis provocada por el calentamiento global.
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Examen de Sistema de energía

  • 1.
  • 2. Justificación El presente informe pretende plantear las diferentes energía que atravez de los años se han venido adquiriendo del planeta tierra, sus características, beneficio y efectos con respecto al Medio Ambiente. Y además nos profundizaremos en las nuevas alternativas para el futuro. Objetivos General • Conocer los tipos de Sistemas de Energía que utiliza el hombre para su bienestar. Objetivos Específico • Adquirir conocimientos sobre los Sistema de Energía, para el futuro posterior implementarlo en la vida cotidiana. • Llegar a poseer destreza para la implementación de un Sistema de Energía.
  • 3. Introducción • El cambio climático (CC) es un tema que preocupa crecientemente. Así quedó patente en la Cumbre del Clima de las Naciones Unidas en septiembre de 2014. El quinto informe emitido por el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático de marzo de 2014 (IPCC, 2014) afirmaba que el planeta sufre significativamente los efectos del CC y que sus amenazas crecerán seriamente en los años que vienen. • La generación de electricidad renovable en todo el mundo desde el año 1990 creció bastante poco. Un promedio de 2,8% por año, lo que es menor que el crecimiento del 3% registrado para la generación eléctrica total. Mientras que el 19,5% de la electricidad mundial en 1990 fue producida a partir de fuentes renovables, este porcentaje se redujo al 19,3% en 2009. • Los enfoques acerca de la transición energética que se ha iniciado hace ya varias décadas en Europa, algunos países desarrollados y más recientemente en América latina, son variados.
  • 4. Desarrollo • Consumo de Energía Investigaciones recientes han demostrado cómo las tecnologías sustentables se entremezclan con las prácticas culturales y por lo tanto co-evolucionan, lo cual ciertamente influye en el consumo de energía. El concepto de consumo sustentable se orienta hacia prácticas de consumo donde el valor de uso se impone sobre la base de criterios de responsabilidad, equidad, calidad de vida y austeridad ecológica. En el caso de la energía es necesario distinguir entre el consumo directo (consumo residencial y de transporte) de la energía incorporada en el bien de consumo final. Existen estudios sobre consumo en hogares y otros sobre consumo industrial y son bastante distintos. Este artículo se orienta al consumo de tipo residencial y de transporte. • Patrones de Consumo Para estudiar el asunto es necesario operacionalizar y acotar lo que entendemos por patrones sustentables de consumo de energía y posiciones favorables hacia la sustentabilidad. Si se analiza el consumo sustentable de energía desde un enfoque que toma en cuenta el impacto ambiental del sobreconsumo, la eficiencia energética, la reducción de los gases de efecto invernadero y la transición hacia fuentes renovables de energía aparecen como temáticas de gran relevancia. Los patrones energéticos son en sí una construcción social y están sometidos a condicionamientos sociales.
  • 5. Desarrollo Nuestras investigaciones recientes se han orientado a verificar cómo se están generando discursivamente patrones de consumo sustentables de energía referidos al consumo cotidiano en las condiciones de vida de los estudiantes universitarios. En cuanto a los patrones sociales sustentables de consumo de energía es claro que algunos pueden ser mencionados, por ejemplo: 1. Uso de sistemas de energía solar y mejora de aislamiento en edificios. 2. Cambios en sistemas de calefacción urbana y refrigeración. 3. Uso mayor de aparatos electrodomésticos de bajo consumo: lámparas compactas fluorescentes, frigoríficos y cocinas mejoradas y aparatos LED. 4. Transporte público como un medio eficiente de energía. 5. Transporte no motorizado e integrado con sistemas de transporte público. 6. Empleo de materiales de baja energía en la construcción y en residuos agrícolas e industriales en la construcción. 7. Comercialización y amplia difusión de tecnologías de energías renovables (ER). Este desafío presenta dos dimensiones: por un lado, hacer frente a la escasez de recursos naturales para las personas pobres del mundo, y por otro, paliar los daños al medio ambiente derivados del alto consumo de las personas ricas.
  • 6. Desarrollo • Energía Primaria Energía primaria es toda forma de energía disponible en la naturaleza antes de ser convertida o transformada. Consiste en la energía contenida en los combustibles crudos, la energía solar, la eólica, la geotérmica y otras formas de energía que constituyen una entrada al sistema. CEPAL, en el documento "Sostenibilidad energética en América Latina y el Caribe: El aporte de las fuentes renovables" define la Energía primaria como: “los recursos naturales disponibles en forma directa o indirecta que no sufren ninguna modificación química o física para su uso energético. Las principales fuentes normalmente consideradas por los balances energéticos de los países de América Latina y el Caribe son: petróleo, gas natural, carbón mineral, hidroelectricidad, leña y otros subproductos de la leña, biogás, geotérmica, eólica, nuclear, solar y otras primarias como el bagazo y los residuos agropecuarios o urbanos.” • Las formas de energía primaria son las siguientes: 1. Energía humana y animal: energía mecánica de tracción animal. 2. Energía mecánica de origen natural. a) Energía hidráulica b) Energía mareomotriz c) Energía eólica
  • 7. Desarrollo 3. Energía química a) Combustibles minerales: b) Combustibles minerales sólidos: carbón, lignito. c) Hidrocarburos: gas natural, petróleo. 4. Explosivos: energía no controlada 5. Biomasa 6. Energía nuclear 7. Energía solar 8. Energía térmica terrestre: Geotérmica • Tipos de Energía 1) Energía mecánica 2) Energía eléctrica 3) Energía química 4) Energía nuclear 5) Energía térmica
  • 8. Desarrollo • Energía mecánica Este tipo de energía se asocia con la capacidad de realizar el trabajo físico. Hay dos formas en las que se encuentra esta energía; La energía potencial y la energía cinética. Energía potencial: Como su nombre indica está contenido en un cuerpo debido a que es la altura por encima de su entorno, ejemplos como la energía gravitacional del agua detrás de una presa y la energía almacenada en baterías. Energía potencial = masa x aceleración debida a la gravedad (9.81) x altura sobre el punto de referencia. EP = m x g x h La energía producida por un kilogramo de agua que cae desde una altura de 100m sobre el suelo es una energía potencial, que puede calcular como sigue: Potencial Energía = masa x aceleración debido a la gravedad x altura sobre el dato EP = 1 x 9.81 x 100 = 981 J/Kg Energía cinética. La energía cinética está relacionada con el movimiento del cuerpo en cuestión. Ejemplos de KE como el volante afectan y la energía del agua que fluye en una corriente. Energía Cinética = 1/2 masa x velocidad al cuadrado EK = ½ x m x V2 La corriente de agua en un río que fluye a una velocidad de 2 m / s tiene una energía cinética de: Energía cinética = 1/2 masa x velocidad cuadrada = 1/2 x 1 x (2) 2 = 2J / kg
  • 9. Desarrollo • Energía eléctrica La energía tipo como su nombre implica está asociada con los electrones de los materiales. La energía eléctrica existe en dos formas: Electricidad electrostática Este tipo de energía eléctrica es producida por la acumulación de cambio en las placas de un condensador. Charles coulomb describió las fuerzas de campo eléctrico en el 1780. Encontró que para las cargas puntuales, la fuerza eléctrica varía directamente con el producto de las cargas. Cuanto mayor sea la carga, más fuerte será el campo. Y el campo varía inversamente con el cuadrado de la distancia entre las cargas. Esto significa que cuanto mayor es la distancia, cuanto más débil se convierte la fuerza en la fórmula de la fuerza electrostática, F, se da como: F = k (q1 x q2) / d2 Donde q1 y q2 son las cargas d es la distancia entre las cargas. Y k id la constante de proporcionalidad que depende del material que separa las cargas. Energía electromagnética Este tipo se produce con una combinación de fuerza magnética y eléctrica. Existe como un espectro continuo de radiación. El tipo más útil de energía electromagnética viene en forma de radiación solar transmitida por el sol que forma la base de toda la vida terrestre.
  • 10. Desarrollo • Energía química Este tipo de está asociado con la liberación de energía térmica debido a una reacción química de ciertas sustancias con oxígeno. La madera, el carbón o el gas es la principal fuente de energía que usamos comúnmente en calefacción y cocción. Cálculo de la energía química. La energía liberada de la combustión de una determinada masa de combustible, con un valor calorífico conocido en una cámara de combustión de eficiencia conocida, está dada por: Energía Química = masa de combustible x valor calorífico x eficiencia de combustión
  • 11. Desarrollo • Energía nuclear Esta energía se almacena en el núcleo de la materia, y se libera como resultado de la interacción dentro del núcleo atómico. Hay tres reacciones nucleares: 1. Desintegración radiactiva: en la que un núcleo inestable (radioisótopo) se desintegra en una configuración más estable que da como resultado la liberación de materia y energía. 2. Fisión: Un núcleo pesado absorbe un neutrón que lo divide en dos o más núcleos acompañados de una liberación de energía. El uranio U235 tiene la capacidad de producir 70 x 109 J / kg. Einstein propuso la siguiente ecuación para calcular la energía producida por la fisión nuclear (es decir, la conversión de la materia (m) en energía, E están relacionados con la velocidad de la luz C): E = m C2 La reacción forma las bases para las plantas de generación de energía nuclear actuales. 3. Fusión: Dos núcleos ligeros se combinan para producir una configuración más estable acompañada por la liberación de energía. La reacción de fusión de agua pesada (deuterio) puede producir energía a una velocidad de 0,35 x 1012 J / kg. Esta reacción aún no se ha realizado para producir electricidad en base comercial.
  • 12. Desarrollo • Energía térmica La energía térmica se asocia con la vibración intermolecular que resulta en calor y un aumento de temperatura por encima de la del entorno. La energía térmica se calcula para dos regímenes diferentes: Cuando la sustancia en una fase pura, digamos si está en un líquido, gas o sólido, entonces: Energía Térmica = masa x capacidad calorífica específica x diferencia de temperatura. Durante un cambio de fase, tal como evaporación o condensación, se puede calcular mediante: Energía térmica = masa x calor latente. Sin embargo, si hay un cambio de fase, digamos durante la condensación del vapor de agua en líquido, hay una cantidad adicional de calor liberado mientras que la temperatura permanece constante durante el cambio de fase. Para 1 kg de agua a ser calentada a una presión ambiente de 20 a 120°C, se requiere. Energía térmica = agua de calefacción (20 - 100) o C + evaporación a 100°C + vapor de supe calentamiento (100-120) o C. Energía Térmica = 1x4.219 x (100 - 20) + 1x2256.7 + 1x2.01 x (120 - 100) = 337.52 + 2256.7 + 40.2 = 2634.42 kJ
  • 13. Desarrollo • Conversión de energía Es importante entender que las pérdidas se encuentran durante la transformación de la energía dedicando las diferentes cubiertas a la forma final para una aplicación dada, por ejemplo considerar una turbina eólica, se producen las siguientes conversiones: 1. La energía cinética del aire que se aproxima golpea las palas del rotor, girándolas, y por lo tanto la energía cinemática axial se convierte en energía mecánica de las palas giratorias. 2. Parte de esta energía mecánica se pierde en el mecanismo de control, que consiste en la caja de cambios y el freno para regular la velocidad y emparejarla con la del generador. Algunas pérdidas de energía se encuentran debido a la fricción. 3. El eje girando con la energía restante girará a su vez el generador; Convirtiendo así la salida en energía eléctrica (mecánica a eléctrica). • Energía Renovable Las energías renovables son aquellas que se obtienen de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales.
  • 14. Desarrollo • Energía Solar Hay tres tipos de energía solar: a) Pasiva b) Térmica c) Fotovoltaica. La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía que produce electricidad de origen renovable, obtenida directamente a partir de la radiación solar mediante un dispositivo semiconductor denominado célula fotovoltaica. Una central térmica solar o central termo solar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica. Consiste en el aprovechamiento térmico de la energía solar para transferirla y almacenarla en un medio portador de calor, generalmente agua. La tecnología solar pasiva es el conjunto de técnicas dirigidas al aprovechamiento de la energía solar de forma directa, sin transformarla en otro tipo de energía, para su utilización inmediata o para su almacenamiento sin la necesidad de sistemas mecánicos ni aporte externo de energía, aunque puede ser complementada por ellos, por ejemplo para su regulación.
  • 15. Desarrollo • Energía eólica. La energía eólica es la energía obtenida a partir del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es convertida en otras formas útiles de energía para las actividades humanas. Para obtener electricidad, el movimiento de las aspas acciona un generador eléctrico (alternador o dinamo) que convierte la energía mecánica de la rotación en energía eléctrica. La electricidad puede almacenarse en baterías o ser vertida directamente a la red. La velocidad de giro del aspa es de 12 a 19 revoluciones por minuto. Dentro de este grupo podemos destacar la energía eólica marina, en auge en los últimos tiempos. Una de sus ventajas es la frecuencia del viento ya que en alta mar suele aumentar en un 40% y son mucho más regulares que en tierra. Esto implica que la energía eólica en alta mar es mucho más productiva que los parques eólicos terrestres.
  • 16. Desarrollo • Energía mareomotriz y undimotriz. La energía undimotriz, u olamotriz, es la energía que permite la obtención de electricidad a partir de energía mecánica generada por el movimiento de las olas. La energía mareomotriz es la que se obtiene aprovechando las mareas: mediante su empalme a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más segura y aprovechable.
  • 17. Desarrollo • Energía hidráulica. La energía hidráulica, energía hídrica o hidroenergía es aquella que se obtiene del aprovechamiento de las energías cinéticas y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Energía geotérmica. • La energía geotérmica es aquella energía que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. • Las posibilidades que ofrece la geotermia para los hogares son múltiples y útiles en todas las dependencias de la vivienda. Con la energía geotérmica disfrutará del máximo confort reduciendo al mínimo su gasto energético y económico. Su uso en los hogares pasa por calefacción mediante radiadores o suelo radiante, refrigeración por fan coils, agua caliente sanitaria o climatización de piscinas, entre otros.
  • 18. Desarrollo • Contaminación del Aire de estos Sistema Principales contaminantes del aire las partículas sólidas o polvos, Los gases, El ruido También se considera como parte de la contaminación del aire por gases la emisión de olores, como los que se desprenden de las plantas de procesamiento de alimentos para animales o las harinas de pescados o aves. • Las partículas sólidas o polvos. Son generadas por tolvaneras, plantas de energía eléctrica y diversos procesos de fabricación. Se miden por su tamaño y se clasifican como tóxicas si generan alguna reacción en el cuerpo humano, en los animales o las plantas. • Los gases. La mayoría se emiten por los procesos de combustión o por reacciones químicas en procesos industriales. Los procesos de combustión pueden ser móviles, como los que se generan en los vehículos automotores o estacionarios, por ejemplo los calentadores domésticos. Algunas de las principales emisiones producto de la combustión son: el monóxido de carbono, los óxidos de azufre, los óxidos de nitrógeno y el bióxido de carbono. • El ruido. Por lo regular es debido a una operación industrial que maneja grandes cantidades de materiales y energía. Se mide en decibeles y también las frecuencias de onda de las emisiones.
  • 19. Desarrollo • Principales sustancias contaminantes producidas en la generación de energía • Dióxido de Carbono (CO2). Se origina en cualquier proceso de combustión y en otros procesos industriales, domésticos y biológicos. Se supone que la acumulación de este gas podría aumentar considerablemente la temperatura de la superficie terrestre y ocasionar desastres geoquímicos y ecológicos. • Monóxido de carbono (CO). Es producido por la combustión incompleta de sustancias carbonosas, por insuficiencia de oxígeno, en particular las de siderurgia, las refinerías de petróleo, los vehículos de motor y los incendios forestales; este gas es altamente nocivo para la vida humana. • Dióxido de azufre (SO2). El Dióxido de azufre proviene de los procesos de combustión. Casi todos los combustibles, exceptuando la madera, contienen azufre. • Trióxido de azufre (SO3). Hay algunos procesos industriales que emiten trióxido de azufre, SO3, el cual también se forma en la atmósfera en pequeñas cantidades debido a la reacción entre el dióxido de azufre y el oxígeno: 2 SO2 + O2 ® 2 SO3 • Óxidos de azufre (SOx). El dióxido de azufre y el trióxido de azufre, se nombran en forma conjunta como óxidos de azufre, SOx. Cuando en el aire hay vapor de agua y aerosoles de agua, el trióxido de azufre reacciona para formar ácido sulfúrico.
  • 20. Desarrollo • Dióxido de azufre (SO2). El dióxido de azufre, el trióxido de azufre y el ácido sulfúrico destruyen la vegetación y sus residuos son arrastrados por los vientos. El comportamiento de las especies vegetales frente a la acción de este tóxico es muy variable. Las plantas de hojas grasas son más sensibles, mientras que las leñosas son más resistentes. • Óxidos de nitrógeno (NOX). Se emiten principalmente por los motores de combustión interna, centrales termoeléctricas, hornos, el uso excesivo de fertilizantes, incendio de bosques y algunas industrias químicas. Junto con los óxidos de azufre, forman el "smog" de las grandes ciudades y pueden ocasionar serias infecciones respiratorias. • Óxidos de nitrógeno (NOX). Son muy difíciles de calcular por fórmulas, por lo que se hace necesario su medición. Una fórmula aproximada con un 20 a 25 % de error la constituye el cálculo de 0.13 kg de NOx por cada l 000 000 kJ de energía consumida. Su cálculo de dispersión se hace igual al de los SOx . • Hidrocarburos. Compuestos orgánicos que contienen carbono e hidrógeno en estado gaseoso. Se pueden combinar en presencia de la luz solar con óxidos de nitrógeno y participan en la formación del smog fotoquímico. “Los automóviles principales productores”. Combustible Valor calorífico MJ/kg CO2 kg / kg combustible CO2 Energy kg / MJ SO2 kg /kg combustible Carbón 26 2.361 0.091 0.018 Petróleo 42 3.153 0.075 0.040 Gas Natural 55 2.750 0.050 0
  • 21. Desarrollo • Alternativas para el futuro I- Biomasa: Es una de las fuentes energéticas renovables con más potencial de crecimiento. Su uso pasa desde la generación de energía térmica, eléctrica, biocombustibles o biogases. II- Conversión Térmica Oceánica (OTEC) De ciclo cerrado: Con el calor del mar se hacen hervir determinados líquidos que posean un punto bajo de ebullición (por ejemplo el amoníaco) y ese calor hace funcionar turbinas de generación eléctrica. III- Hidroeléctrica: El problema es que las represas hidroeléctricas son generadoras de residuos tales como el metano o el CO2 (en cantidades alarmantes según algunos científicos), que provienen de la descomposición de los materiales vegetal y animal que quedan sumergidos. A esto hay que sumarle que muchas veces requieren de combustibles adicionales y que los desvíos necesarios para su construcción han hundido para siempre sitios históricos. IV- Nuclear por fisión del uranio: No es barata, sus residuos contaminan por milenios (son tóxicos, cancerígenos y radiactivos) y más allá de las extremas medidas de seguridad que se toman, es muy difícil prever los fenómenos naturales que pueden afectarla. V- Fusión del hidrógeno: Una vez que se alcanza la elevadísima temperatura (unos cien millones de grados) que se requiere para desatar el proceso, los átomos de Hidrógeno se fusionan liberando cantidades muy importantes de energía y sus residuos son poco radiactivos y perecederos.
  • 22. Desarrollo VI- Solar: Es una de las energías más limpias que existen y se basa en la captación de la luz del sol con células fotovoltaicas (mediante espejos que “siguen al sol” y se llaman heliostatos) para transformarla en electricidad o del calor para generalmente calentar aguas de manera directa. • Sistema de Energía Eléctrica Nicaragua es el país de América Central que posee la generación de electricidad más baja, así como el porcentaje más bajo de población con acceso a la electricidad. El proceso de desagregación y privatización de la década de los 90 no alcanzó los objetivos esperados, lo que resultó en muy poca capacidad de generación agregada al sistema. Usos En Nicaragua, el 100% de la transmisión está gestionada por ENATREL, que también está a cargo del suministro del sistema. La compañía Dissur-Disnorte, es un consorcio entre la española TSK y el estado (16%participación), controla el 95% de la distribución. Porcentajes de consumo para los diferentes sectores económicos: Residencial: 34% Comercial: 31% Industrial: 20% Otros: 15%
  • 23. Desarrollo Característica de la Energía Eléctrica: En la industria de la energía eléctrica, la red eléctrica es un término usado para definir una red de electricidad que realizan estas tres operaciones: 1) Generación de electricidad 2) Transmisión de electricidad 3) Distribución de electricidad Aplicaciones de la Energía Eléctrica 1 Generador electrostático 2 Motor eléctrico 3 Transformador 4 Máquinas frigoríficas y aire acondicionado 5 Electroimanes 6 Electroquímica 7 Electroválvulas 8 Iluminación y alumbrado 9 Producción de calor 10 Robótica y máquinas CNC 11 Señales luminosas 12 Uso doméstico 13 Uso en la industria 14 Uso en el transporte 15 Uso en la medicina
  • 24. Desarrollo Celdas Solares y Paneles Solares En pocas palabras los paneles solares están compuestos por un conjunto de celdas solares. Es decir que muchas celdas solares forman un panel solar. Sucede que una celda solar no podría producir energía suficiente para practicante nada, es por eso que en conjunto (panel solar) forman mayor cantidad de energía. Aplicaciones del uso 1. Estaciones repetidoras de microondas y de radio. 2. Electrificación de pueblos en áreas remotas. 3. Instalaciones médicas en áreas rurales. 4. Corriente eléctrica para casas de campo. 5. Sistemas de comunicaciones de emergencia. 6. Sistemas de vigilancia de datos ambientales y de calidad del agua. 7. Faros, boyas y balizas de navegación marítima. 8. Sistemas de protección catódica. 9. Sistemas de desalinización. 10. Vehículos de recreo. 11. Señalización ferroviaria. 12. Sistemas para cargar los acumuladores de barcos. 13. Fuente de energía para naves espaciales.
  • 25. Desarrollo Energía Eólicas La energía eólica es la energía obtenida a partir del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire, y que es convertida en otras formas útiles de energía para las actividades humanas. El término «eólico» proviene del latín aeolicus, es decir «perteneciente o relativo a Eolo», dios de los vientos en la mitología griega. Aplicación Actualmente la energía eólica se aprovecha de dos formas bien diferenciadas: Por una parte se utilizan para sacar agua de los pozos un tipo de eólicas llamados Aero bombas, actualmente hay un modelo de máquinas muy generalizado, los molinos multípala del tipo americano. Directamente a través de la energía mecánica o por medio de bombas estos molinos extraen el agua de los pozos sin más ayuda que la del viento. Por otra, están ese tipo de eólicas que llevan unidas un generador eléctrico y producen corriente cuando sopla el viento, reciben entonces el nombre de aerogeneradores.
  • 26. Conclusión La participación ciudadana, el empoderamiento de las comunidades, resulta vital en la lucha por el acceso a los recursos, al agua, a la energía y a los recursos de la naturaleza, para el beneficio de todos. Todo esto demanda un esfuerzo intelectual recogiendo, por ejemplo, la dimensión intercultural. De las antiguas sabidurías de nuestros pueblos indígenas se podrían sacar lecciones. De sus formas de consumo tradicionales podemos reorientar nuestras pautas de consumo “consumistas”. Todo aquel tema de pasar del fast food al slow food también tiene que ver con aquello, con recoger una serie de tradiciones, tiene que ver con cambiar nuestra forma de ver el mundo. En definitiva, lo que consumimos nos está transformando en términos del mundo que estamos viviendo e incide en el mundo que queremos vivir. Hay que avanzar en una revolución cultural que sea coherente con estos desafíos tanto humanos, como económicos y ecológicos. Pero este desafío es bastante complicado, porque como dice el informe de la International Energy Agency (IEA) de 2013, estamos frente a una política energética a nivel mundial que nos está conduciendo a la acentuación de la crisis provocada por el calentamiento global.