La sociedad actual se caracteriza por hacer un uso continuado de la energía,
en sus diferentes formas, para satisfacer sus necesidades. Desde que nos levantamos,
sea con la ducha de agua caliente, el microondas para calentar el
café o con la radio, y posteriormente a lo largo de toda la jornada, estamos tan
acostumbrados a consumir energía que ni siquiera nos damos cuenta de cuándo
lo hacemos.
El uso y la aplicación de la energía ha mejorado la habitabilidad en las ciuda- a
des y ha aumentado el nivel de confort con la calefacción o la iluminación.
La energía también ha posibilitado diferentes transformaciones fisicoquímicas
que han originado unos efectos no deseados y desconocidos que están
afectando seriamente a la sostenibilidad de la manera de usar la energía.
El modo como utilizamos la energía afecta a las posibilidades de mantener el
desarrollo de nuestra sociedad. Si no consumimos mucha, tendremos que invertir
demasiados esfuerzos para cubrir las necesidades básicas y no podremos
dedicar esfuerzos a desarrollarnos. Pero si consumimos demasiada energía, el
coste monetario, ambiental o de recursos de este exceso de consumo obligará
a dedicar un esfuerzo adicional que no podemos orientar hacia el desarrollo
que perseguimos. Las formas de energía que se han utilizado para actividades
básicas han ido evolucionando con el tiempo. Desde la leña, el carbón, el petróleo,
el gas o la electricidad, hasta la energía solar o fotovoltaica. Se puede observar
cómo históricamente no hay ningún determinismo tecnológico
respecto a las fuentes de energía y las técnicas que se pueden utilizar. Las situaciones
actuales son producto de las decisiones tomadas a lo largo de la historia
en cuanto al tipo y la calidad de las prestaciones, los costes económicos, la salubridad,
la contaminación y la asignación de los recursos energéticos.
a La energía se puede definir como la capacidad de producir un trabajo.
Como hay diferentes formas de trabajo, se invertirá en diferentes manifestaciones
de energía. Por ejemplo, está el trabajo eléctrico y la energía eléctrica,
o el trabajo mecánico y la energía mecánica. Y dentro de la física hay una rama,
la termodinámica, que se ocupa precisamente del estudio de la energía y
sus transformaciones en los diferentes sistemas desde un punto de vista macroscópico.
La termodinámica es una ciencia fenomenológica de carácter universal que establece
unos criterios básicos sobre la interacción y la evolución de la energía
y la materia de muchos sistemas, unos criterios que son válidos en problemas
comunes de ingeniería, química y física. ¿Y por qué decimos que la termodinámica
es fenomenológica? Porque está basada en leyes o principios que se han formulado a partir de la experiencia. Eso ha sido posible, en parte, porque
su estudio se puede abordar desde el punto de vista macroscópico, a partir de
las propiedades del sistema: presión (P), volumen (V) y temperatura (T) relacionadas
por leyes empíricas.
En cualquier caso, en este módulo estudiaremos la termodinámica sólo en
un nivel descriptivo y conceptual para entender los procesos que están implicados
en la generación de la energía.
Hay que destacar que, de los diferentes tipos de energía que podemos tener
(cinética, térmica, potencial, etc.), la que más interviene en nuestro día a
día, como sociedad industrializada y tecnológica, es la energía eléctrica.
Hemos llegado a un punto en el que no nos sorprende la facilidad con la
que encendemos una bombilla o enchufamos un aparato. Sin embargo, el
sistema eléctrico tiene un funcionamiento muy complejo. Por ejemplo, un
aspecto que muchas veces se desconoce del sistema eléctrico es que éste está
coordinado hasta tal punto que la electricidad que consumimos en cada
momento se genera en ese preciso instante en la central eléctrica. Así pues,
no hay electricidad acumulada por si acaso nos ponemos a utilizar un aparato,
sino que en cada instante el consumo de electricidad es el mismo que
la producción.
Además, el sistema eléctrico y energético actual, de nuestra sociedad, es
completamente dependiente de los combustibles fósiles (carbón, petróleo
y gas natural). Estos recursos se encuentran en cantidades finitas en la Tierra,
por lo que se van agotando y, además, provocan impactos ambientales
como el cambio climático. Otros tipos de fuentes energéticas, como la energía
nuclear, presentan aspectos que no están del todo resueltos, como la
gestión de los residuos nucleares que se generan.
En este contexto las energías renovables están comenzando a tener cada
vez más importancia. Se trata de fuentes energéticas inagotables que tenemos
disponibles y que nos permiten generar electricidad con recursos locales
y sin hipotecar, con nuestro consumo, la disponibilidad de los recursos
de las generaciones futuras. La energía eólica y la fotovoltaica son dos
ejemplos de ello. Pero hay que tener en cuenta que estos sistemas pueden
tener otros tipos de impactos ambientales o sociales que habrá que considerar
desde un buen principio a la hora de construir estos tipos de instalaciones.
Conocer el funcionamiento del sistema eléctrico y sus características nos
servirá sin duda para entender mejor los retos y las oportunidades que tenemos
como sociedad. Más todavía si tenemos en cuenta que nuestra generación
será seguramente una de las últimas que podrá disponer de la
energía fósil (gas, petróleo y carbón) a bajo coste y con una producción casi
ilimitada.
Como conclusión, cabe indicar que en este módulo trataremos, precisamente,
de la termodinámica en particular y de la energía en general. El módulo está
estructurado en dos grandes partes:
1) La primera parte corresponde a los dos apartados primeros. En éstos estudiaremos
la termodinámica como una rama de la ciencia. Comenzaremos
definiendo los conceptos básicos de esta disciplina y, a continuación,
enunciaremos las leyes básicas.
2) La segunda parte corresponde a los apartados del 3 al 7. En ellos analizaremos
el funcionamiento del sistema energético actual, centrándonos en las diferentes
tecnologías de generación eléctrica: las de fuentes convencionales o
fósiles y las de energías renovables. Comenzaremos haciendo un repaso al modelo
energético actual y seguidamente, en el apartado 4, analizaremos las
energías térmica y nuclear, que son las fuentes más importantes de energía en
nuestro país. A continuación, en los apartados 5 y 6 nos centraremos en dos
de las energías renovables más importantes: la eólica y la solar. Finalmente, en
el apartado 7 hablaremos de los sistemas productores de energía autónomos.

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