Introducción. Consumo doméstico y energía. o ¿Cómo medimos el consumo? o La factura eléctrica. o La instalación doméstica. o Elementos del cuadro de protección. o Telegestión. Eficiencia y ahorro energético. o Definición de eficiencia o Eficiencia energética y medioambiente. o Medidas de eficiencia energética. o La etiqueta energética. Uso inteligente de la energía. o Casas inteligentes. o Edificios inteligentes. o Ciudades inteligentes. o Redes inteligentes. o Movilidad eléctricas El mundo de la energía En este capítulo trabajaremos conceptos generales de la energía con los que los alumnos y alumnas se deberán familiarizar para poder comprender las actividades. Objetivos o o o o o o o Comprender el concepto de energía, sus propiedades y sus formas de transferencia. Identificar los tipos de energía más comunes que existen y realizar experimentos sencillos para observarlos. Conocer y diferenciar las fuentes de energía, renovables y no renovables, más comunes y algunas maneras de aprovecharlas. Relacionar los tipos de energía con las fuentes de energía que las producen. Comprender el concepto de materia y átomo y su relación con la energía eléctrica. Diferenciar entre materiales conductores y no conductores. Comprender los conceptos básicos de la energía y el suministro eléctrico. Contenidos Introducción a la Energía. o ¿Qué es la energía? o ¿Qué son las fuentes de energía? o Fuentes primarias, secundarias y útiles. o Fuentes renovables y no renovables. o Fuentes convencionales y no convencionales. Propiedades de la energía. Transformaciones de la energía. Tipos de energía. Introducción a la electricidad. o Carga y campos eléctricos. o Materiales conductores y no conductores. o El efecto Joule. o Corriente eléctrica. o Tipos de corriente eléctrica. o El suministro. o o o o ¿Qué es la energía? Actualmente, el concepto de energía se utiliza de manera muy amplia y podemos encontrar múltiples acepciones y definiciones. Etimológicamente, energía es un término que deriva del griego [enérgueia], que significa “actividad”, y de [energós], que se define originalmente como “fuerza de acción” o “fuerza trabajando”. ÁMBITO TECNOLÓGICO Y ECONÓMICO RAE Al hablar de energía nos referimos a: Incluye 2 acepciones: 1. Eficacia, poder, virtud para obrar. 2. Física. Capacidad para realizar un trabajo. 1. Un recurso natural. 2. La tecnología asociada a su uso y que permite extraerla, transformarla y darle una aplicación industrial o económica. Definición de energía Para el ámbito de estudio que nos ocupa, la definición más clara y concisa es la del campo de la física que nos aporta la RAE: “la energía es la capacidad para realizar un trabajo”. Podemos decir, entonces, que La energía es la capacidad de los cuerpos para obrar, para transformar e imprimir movimiento a sí mismos o a otros cuerpos, pues todos los cuerpos poseen energía. La unidad de medida definida por el Sistema Internacional de Unidades que se utiliza para cuantificar la energía es el joule o julio (J). ¿Qué son las fuentes de energía? La energía está presente en la naturaleza, aunque es necesario transformarla para aprovecharla y mejorar así nuestra calidad de vida. Para obtener energía, se tiene que partir de cuerpos o materia que la contengan almacenada. Dichos cuerpos o materia se denominan fuentes de energía. Actualmente las diferentes fuentes de energía se clasifican, por lo general, en tres grupos: Llamamos recursos energéticos a las cantidades disponibles de estas fuentes de energía. Desde la antigüedad, la humanidad se ha servido de los recursos energéticos que ha tenido a su alcance, desde el descubrimiento del fuego, pasando por el aprovechamiento del viento o el agua, hasta el uso del carbón o el petróleo. Primarias, secundarias y útiles: Esta clasificación atiende a la forma de utilización de los recursos energéticos. Renovables y no renovables: Esta clasificación se refiere a la disponibilidad de las fuentes de energía. Convencionales o alternativas: Clasifica las fuentes de energía en función de lo frecuente y extendido que esté su uso.. Fuentes primarias, secundarias y útiles Como hemos mencionado anteriormente, esta clasificación atiende a la forma de utilización de los recursos energéticos. Así, podemos distinguir entre: Primarias Son las fuentes de energía que se obtienen directamente de la naturaleza, como el carbón, el petróleo, el gas natural, el uranio natural, el agua, el viento o el sol. Son las que no han sido sometidas a ningún proceso de transformación. Secundarias También llamadas fuentes de energía finales. Son las que se obtienen a partir de las energías primarias, mediante procesos de transformación de energía. Es el caso de la electricidad. Útiles Son las fuentes de energía que finalmente adquiere el consumidor. Se obtienen de las secundarias y representan la energía mecánica utilizada en un motor, la energía luminosa en un foco, o la energía calorífica en una plancha. Existen algunas excepciones de energías primarias que se emplean directamente para uso del consumidor, como, por ejemplo, el gas natural para calefacción. Fuentes renovables y no renovables Otra forma de clasificar las fuentes de energía, es atendiendo a su disponibilidad. Según este criterio, podemos distinguir entre: Fuentes de energía renovables Las fuentes de energía renovables son aquellas que se consideran inagotables, ya que se encuentran de forma continua en la naturaleza y se asocian a fenómenos físicos de gran envergadura, como son: Sol Se considera la principal fuente de energía del planeta. El Sol emite radiación, que llega a la superficie terrestre en forma de luz y calor. Curiosidad Agua Elemento presente en la Tierra de una manera constante, aunque no se encuentra siempre en el mismo lugar. Gracias al ciclo hidrológico disponemos de ella en ríos, mares, lagos o acuíferos. Curiosidad Viento Es un efecto derivado de la radiación solar que absorbe de manera irregular la atmósfera, produciendo masas de aire que se desplazan por la superficie de la Tierra. Disponibilidad Biomasa Es el conjunto de materia orgánica utilizada como fuente de energía. Puede ser de origen animal o vegetal y proceder de actividades agrícolas, ganaderas y forestales. ¿Cómo se obtiene? Geotérmica Es la que aprovecha el calor interno de la Tierra. Mareomotiz Es la que se obtiene de las mareas. Una característica de todas estas fuentes de energía es su carácter local, ya que se utilizan en el mismo lugar en que producen electricidad. Fuentes de energía no renovables Se consideran fuentes de energía no renovables aquellas que existen de forma limitada en la naturaleza y se agotan con el uso, como los combustibles fósiles y el uranio. Carbón Es un combustible que se extrae mediante exploraciones minerales. Fue una fuente de energía muy importante pero actualmente ahora su uso es menor por el proceso de descarbonifización iniciado en Europa. Petróleo Se forma por una mezcla de componentes orgánicos. A partir del petróleo, obtenemos gasolina o diésel que son los principales combustibles para los coches hoy en día. Gas natural Se utiliza como combustible en los hogares y en la industria. Uranio El uranio enriquecido en forma de pastillas se introduce en vainas para formar bloques de combustible para el reactor nuclear. ¿De donde se saca? Los combustibles fósiles son el carbón, el petróleo y el gas natural. Provienen de restos de materia orgánica enterrada hace millones de años, que se transformó bajo ciertas condiciones de presión y temperatura. Fuentes convencionales o alternativas En función de lo frecuente y extendido que esté su uso, podemos clasificar las fuentes de energía en: Convencionales Son aquellas energías tecnológicamente maduras, que llevan utilizándose mucho tiempo en la producción de electricidad, como el agua, el gas natural, el carbón o el petróleo. Alternativas Son aquellas que han comenzado a utilizarse más recientemente, como la energía eólica, la solar, la biomasa, la geotérmica o la energía del mar y los océanos. Propiedades de la energía La energía tiene cuatro propiedades básicas: La energía se puede almacenar en pequeñas cantidades (en pilas y baterías), y se puede trasportar de un lugar a otro, mediante tendidos eléctricos. De momento no se puede almacenar en grandes cantidades. 1. Se transforma La energía no se crea, sino que se transforma. Es durante esta transformación, cuando se ponen de manifiesto sus diferentes formas. Una forma de energía puede, por lo tanto, convertirse en otra. Por ejemplo, la energía eléctrica puede convertirse en energía química al cargar la batería de un teléfono móvil. 2. Se conserva Al final de cualquier proceso de transformación energética nunca puede haber más o menos energía de la que había al principio. La energía no se destruye y siempre se mantiene. Esta característica se conoce como “principio de conservación de la energía”. 3. Se transfiere La energía pasa de un cuerpo a otro en forma de calor, ondas o trabajo. 4. Se degrada Solo una parte de la energía transformada es capaz de producir trabajo. La otra se pierde en forma de calor o ruido (vibraciones mecánicas no deseadas). A continuación, vamos a profundizar en las propiedades de transformación y transferencia de la energía. Transformaciones de la energía Como hemos visto, una de las propiedades de la energía es su capacidad de transformación y transferencia entre los cuerpos. Dependiendo de cómo se produzca esa transferencia de energía, hablaremos de trabajo, ondas o calor: Trabajo El intercambio de energía se da cuando un cuerpo efectúa un trabajo sobre otro cuerpo y lo desplaza, lo deforma o modifica de algún modo su movimiento. Es el tipo de intercambio energético que se produce, por ejemplo, en las máquinas, en un coche, en una grúa, en una lavadora... Calor Su transferencia se produce gracias a la diferencia térmica entre dos cuerpos. El cuerpo de mayor temperatura transfiere energía a otro más frío. Esta cesión de energía se puede producir por: Conducción: cuando se calienta un extremo de un material, sus partículas vibran y chocan con las partículas vecinas, transmitiéndoles parte de su energía. Radiación: el calor se propaga a través de ondas de radiación infrarroja, que se propagan a través del vacío y a la velocidad de la luz. Convección: es propia de fluidos (líquidos o gaseosos) en movimiento. Ondas Las ondas son la propagación de perturbaciones de ciertas características de un cuerpo, como el campo eléctrico, el magnetismo o la presión, y se propagan a través del espacio transmitiendo energía. Tipos de energía La energía se manifiesta de diversas maneras y recibe diferentes denominaciones según las acciones y los cambios que pueda provocar. Existen muchos tipos de energía. Piensa en cuantos conoces y despliegalos para saber más. Energía mecánica Energía interna Energía térmica o calorífica Energía electromagnética Energía radiante Energía química Energía nuclear Energía eólica Energía solar Energía hidráulica Energía geotérmica Energía mareomotriz Energía eléctrica
