CAPITULO 26.

OBJETIVOS:

26.1 Uso de combustibles y electricidad.

    Cuando se piensa en energía, muchas personas piensan en combustibles y electricidad. Estas son formas ricas en energía, que han sido explotadas en este siglo y forman la base de nuestra compleja civilización. Los combustibles convencionales incluyen: petróleo, gas natural, carbón y energía nuclear. Se suma, la energía de ríos que fue aprovechada para generar energía hidroeléctrica.

    El diagrama de la Figura 26.1 muestra las fuentes de energía y su patrón de uso en los Estados Unidos. El ancho de cada camino es una indicación del tamaño de cada flujo de energía. Así, el flujo de petróleo es el más grueso y el flujo de electricidad importada es el más delgado.

    Una gran cantidad de petróleo y una pequeña cantidad de gas natural fueron consumidas en transporte. El próximo gran uso de combustibles es la generación de electricidad. Una vez que se genera electricidad, se consume con una pequeña cantidad de otros combustibles en los sectores residencial, comercial y de industria. En el presente, cerca de ¹/³ del combustible norteamericano es utilizado para generar energía eléctrica, y los ²/³ restantes para uso directo.

26.2 Generación de electricidad.

    Como la electricidad es fácil de utilizar y transportar, los combustibles se convierten en energía eléctrica. Piense por un momento en la flexibilidad de la energía eléctrica; puede usarse fácilmente para generar luz de muy alta calidad, para hacer funcionar una maquinaria o un computador, y para transferir información.

    La electricidad se genera en plantas de energía, similares a la diagramada en la Figura 26.2. Cuando los combustibles como carbón o petróleo se convierten en electricidad, cuatro joules de la energía de esos combustibles se usan para formar cada joule de la electricidad que está siendo producida. Tres joules generan calor a alta temperatura y el cuarto es utilizado indirectamente para proveer los bienes, servicios y equipamento necesario para generar electricidad.

    La planta de energía requiere algo de refrigerante ambiental y retroalimentación de bienes, servicios y equipamento de la economía principal. En el diagrama, 4 eMjoules de carbón (sej) convergen para generar un joule eléctrico. La Transformidad es 4 sej por joule de electricidad (ó 160 000 eMjoules solares (sej) por joule de electricidad).

    En la Figura 26.1 la energía calórica se representa como si no fuera usada por ningún sector de la economía, pero fluye fuera del sistema a la derecha. Algunas veces esta energía calórica se describe como energía perdida; esto no es correcto, la energía debe ser usada y dispersada para convertir un tipo de energía en otro. Recuerde la segunda Ley de la Termodinámica analizada en el Capítulo 2.

    Algunos usos que se le da a la energía eléctrica son de lujo, principalmente para proporcionar comodidad y confort. Usar electricidad donde es posible usar directamente combustibles puede considerarse una pérdida de energía. Por ejemplo, el uso de energía eléctrica para calentamiento de residencias implica una pérdida de 3.4 de la energía consumida para generarla; el uso de leña o biogas puede ser más interesante. De cualquier manera, si se utiliza la energía eléctrica para hacer calentamiento local directo, reduciendo el área, el calentamiento eléctrico puntual puede ser ventajoso. Ejemplos son: cocina y frazadas eléctricas.

    Cuando los combustibles eran muy baratos, el precio de la energía eléctrica era bajo. Muchas casas fueron construidas como casas "totalmente eléctricas", todo era hecho con electricidad: se mantuvo la comodidad del recinto por medio de acondicionadores de aire y calentadores eléctricos, la comida se cocinaba y el agua se calentaba usando electricidad. Ahora, a medida que aumenta el precio de los combustibles, más y más casas están usando otros combustibles, como gas natural, para la calefacción, y en la cocina. A final de cuentas, la demanda de electricidad por el sector residencial puede entrar en declinio a medida que las personas cambien, donde sea posible, a uso directo de combustibles. La energía de alta calidad debe ser usada únicamente para fines importantes.

26.3 eMergía neta.

    La eMergía neta de cualquier fuente de energía, es la cantidad que queda despues de sustraer la eMergía que fue utilizada para obtención y beneficio. En la Figura 26.3, se expone la eMergía neta de pozos de petróleo localizados en el Golfo de México. El producto se muestra fluyendo hacia la derecha, mientras que la eMergía utilizada por la economía principal para obtener y procesar el petróleo se muestra fluyendo hacia la izquierda. Cuando el flujo hacia la derecha es mayor al usado desde la economía principal, se trata de eMergía neta. El flujo que retorna de la economía principal se denomina retroalimentación.

    Al calcular la eMergía neta, el producto y la retroalimentación deben expresarse en términos de eMergía (consultar la sección 4.7 y la Tabla 23.1 para ver cómo un tipo de energía se expresa en otro tipo utilizando Transformidad). Para calcular la eMergía neta, primero se evalúa el actual flujo de energía; despues, cada uno se multiplica por la Transformidad solar para obtener su valor en eMjoules solares (sej).

    Si, como en el ejemplo de la Figura 26.3, la retroalimentación está compuesta principalmente por bienes y servicios, para los cuales existe un coste monetario, el coste en dólares se multiplica por la relación eMergía-dólar (Sección 22.4) para obtener el valor en unidades de eMjoules solares.

26.4 Relación de eMergía neta.

    Para evaluar la contribución de una fuente de energía a la economía, no es suficiente calcular la eMergía neta. El efecto que esa fuente de energía tiene de estimular la economía, es relativa a cuan "rica" es esta fuente. Esto puede estimarse calculando cuanto producto se obtiene de una fuente en función de la retroalimentación; en otras palabras, calculando la proporción de rendimiento para la retroalimentación. Esta proporción es la relación de eMergía neta.

    La economía norteamericana fue muy estimulada en 1950 y 1960, en ese entonces se obtenían 40 eMjoules por cada eMjoule gastado en el esfuerzo de encontrar y procesar la energía. Conforme la energía se va volviendo más difícil de encontrar, la relación de eMergía neta disminuye mientras que más y más energía se utiliza para encontrarla, transportarla y procesarla.

    La relación de eMergía neta del petróleo del Golfo de México se calculó en la Figura 26.3 y corresponde a 6/1. Este valor es considerablemente menor a antiguos valores, pero es típico de las fuentes de energía de los años 80.

    Comparando las proporciones de eMergía neta podemos ver mejor cuales fuentes de energía probablemente competirán con otras y estimularán la economía. Si una fuente de energía tiene rendimientos mucho menores por esfuerzo realizado, que otras con quien puede competir, cuesta más en términos de energía y en términos de dinero. No competirá con éxito mientras la rica fuente de energía, y que posee una relación de eMergía neta mayor, sea consumida.

26.5 El efecto del transporte en la eMergía neta.

    Muchos combustibles que tienen una buena eMergía neta cuando son usados cerca de su fuente, tienen una relación de eMergía neta mucho menor en puntos distantes donde van a ser usados, esto se debe a la energía utilizada en el transporte. Por ejemplo, la Figura 26.4 es un diagrama donde se encuentran los costes de energía y rendimientos de una mina de carbón en el medio-oeste. La proporción de rendimiento en el local de la mina es mucho menor a 40/1. De cualquier forma, el transporte para llevarlo a las ciudades del este aumenta cerca de ocho veces la retroalimentación original de energía utilizada. El carbón de West Virginia es mucho más cercano, así que puede competir mejor para mercados del este que aquellos del medio-oeste.

26.6 eMergía neta de compra de petróleo extranjero.

    La Figura 26.5 es un diagrama de los flujos de dinero y energía de la importación de petróleo en 1980. La cantidad de energía contenida en un barril de petróleo es de cerca de 6.3 E9 joules; transformando esto a eMjoules solares (se multiplica por la Transformidad obtenida de la Tabla 27.1) da aproximadamente 3.3 E14 sej por barril de petróleo que cuesta $28. El valor de eMergía que Arabia Saudita recibe si compra bienes de los Estados Unidos con los $28 es solamente 7.3 E13 sej. Para calcular estas cifras se utilizó la relación eMergía-dolar.

    Conforme cambia la inflación y los precios alrededor del mundo, así también sucede con el precio del barril de petróleo. Antes de 1973, la relación de eMergía neta de un barril de petróleo era de 40/1. Debido al incremento de los precios en el mercado mundial, la relación de eMergía neta en 1980 del mismo barril de petróleo fue de aproximadamente 4.5/1. A pesar de que es un dramático cambio en el valor de la eMergía neta, el petróleo extranjero sigue siendo una fuente ventajosa.

    El envío de petróleo a través del océano usa alrededor de un 10 % de su contenido de energía, y el refinamiento, otro 10%.

    La eMergía neta del petróleo en el mercado internacional, es una buena referencia en comparación con otras fuentes de combustible, siempre y cuando el petróleo compita económicamente en el mercado mundial.

Preguntas y actividades del Capítulo 26.

1. Defina los siguiente términos:

3. Explique porqué la relación de eMergia neta para el petróleo ha declinado en los años recientes.

4. Cómo afecta la distancia de la fuente de combustible a la relación de eMergía neta para el usuario?

5. Explique por qué la fuente con menor relación de eMergía neta, no puede entrar en competencia hasta que la fuente de energía "rica" se haya consumido y su proporción haya declinado?. Dé un ejemplo.

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