|
Usos y necesidades
1. Evolución histórica
de los usos de la energía.
El uso por el ser humano de fuentes de energía ajenas
a su propia capacidad física se inicia con el descubrimiento
del fuego. Existen evidencias de su uso ya por parte del Homo
erectus hace cerca de 1.000.000 de años. Este hecho,
datado en los albores de la humanidad, supuso el primer paso
en la larga carrera de los humanos por explotar los recursos
energéticos que la naturaleza les ofrecía.
En un primer periodo que se extendió durante varios
miles de años, el hombre fue incapaz de dominar por
completo el fuego, pues carecía del conocimiento suficiente
para poder encenderlo a voluntad. Había de mantenerse
encendido permanentemente, conservándolo en recipientes
adecuados, que evitasen que el fuego, vital para la supervivencia,
se apagara.
Posteriormente el ser humano aprendió a controlarlo
definitivamente cuando consiguió encenderlo a su capricho.
Fundamentalmente mediante dos sistemas: frotamiento y percusión.
El primero, consistente en frotar con fuerza dos pedazos de
madera, hasta hacer que lleguen por el rozamiento a ponerse
incandescentes, y el segundo en el empleo de sílex
o piritas, que al golpearse producen chispas que encienden
estopas o materiales vegetales secos.
El fuego servía para calentarse, cocinar los alimentos
y garantizar la seguridad del grupo al iluminar y mantener
alejadas a las fieras. Incluso se empleaba como auxiliar en
la caza, del mismo modo que se sabe que lo utilizaban los
aborígenes australianos en tiempos pasados.
En un periodo posterior, en el Neolítico, los seres
humanos descubrieron la forma de domesticar plantas y animales
y criarlos para su propio provecho mediante la agricultura
y la ganadería. Se aseguraron así una fuente
más o menos constante de alimentos. Pronto los seres
humanos aprendieron a obtener algo más de los animales,
aparte de las proteínas de su carne, su leche o sus
huevos, o subproductos como sus pieles o la lana. Descubrieron
que podían utilizarlos para explotar su fuerza en actividades
como la labranza o el acarreo de pesadas cargas. Caballos,
asnos, bueyes, llamas o dromedarios, entre otros, fueron empleados
para ello y lo siguen siendo hoy en día en diversas
regiones del mundo.
Además, la necesidad de almacenar excedentes agrícolas
estimuló el desarrollo de la alfarería, que
dio una nueva utilidad al fuego empleado ahora también
en la cocción de la cerámica. Posteriormente
el descubrimiento de los metales, llevó aparejado el
desarrollo de la metalurgia, la obtención de metal
a partir de las menas minerales, que implicó el uso
intensivo de altas temperaturas que se obtenían por
combustión de la madera o del carbón vegetal
en grandes cantidades. Adicionalmente el hombre empleó
el fuego para desbrozar grandes extensiones de bosque para
su uso agrícola.
Inventos posteriores como la rueda, datada hacia el 3500
A.C. supusieron una mayor ventaja para facilitar el transporte
empleando la fuerza animal, al disminuir el rozamiento. Igualmente
el invento de la vela permitió explotar la energía
del viento en el trasporte marítimo.
Otros adelantos, ya posteriores, como el molino hidráulico
o el de viento, para moler el cereal, los minerales o bombear
agua se generalizaron en la Edad Media en Europa. Igualmente
se empezó a utilizar el carbón, como fuente
alternativa a la madera, que empezaba a escasear tras siglos
de explotación inmisericorde de los bosques.
De Oriente, China, llegó a finales de la Edad Media
el descubrimiento de la pólvora que se empleó
con fines militares y que permitía generar un gran
poder destructivo a partir de la energía química
en ella almacenada.
Durante un largo periodo no se produjeron avances significativos,
hasta el final del siglo XVII, momento a partir del cual empieza
a notarse el influjo de los descubrimientos científicos
y los progresos realizados en el conocimiento de la Física
y la Química aplicadas a la Ingeniería. Datan
de este periodo los primeros intentos por construir máquinas
de vapor, con un precedente en el ingenio ideado por Hierón
de Alejandría en la Antigüedad, que puede considerarse
más como un juguete carente de aplicación práctica
que como una máquina útil. La primera aplicación
práctica del vapor fue la bomba ideada por Thomas Savery,
que se empleaba para extraer agua de explotaciones mineras.
Presentaba grandes inconvenientes por su poca eficacia y porque
las altas presiones hacían reventar con frecuencia
las calderas. Posteriormente Thomas Newcomen desarrolló
un ingenio más perfeccionado, que tenía ya un
pistón y un cilindro y funcionaba con una presión
menor. Problemas con las patentes hicieron que no gozase de
mucho éxito. Hay que esperar a James Watt quien desarrolló
su máquina de vapor entre 1769 y 1782, e introdujo
evidentes mejoras que la convirtieron en el motor de la 1ª
Revolución Industrial.
Pronto se desarrollaron aplicaciones de la máquina
de vapor para el transporte marítimo. Tras los tanteos
iniciales, Robert Fulton fue el primero en explotar con éxito
un buque de vapor. Inventos posteriores como la hélice
o la turbina de vapor perfeccionaron notablemente el sistema.
En tierra también empezó a aplicarse la máquina
de vapor y en 1814, George Stephenson, basándose en
trabajos anteriores, construyó la primera locomotora
que funcionaba según este sistema. Se inventó
así el ferrocarril, que mediante rieles permitió
desplazarse al tren al aplicar el movimiento rotatorio generado
por la máquina de vapor a las ruedas. Pronto se generalizó
el sistema, de forma que a mediados del siglo XIX existían
ya extensas redes de ferrocarril en Europa y Norteamérica
y en en menor medida en algunas partes de Sudamérica,
Asia y África.
Hasta mediados del siglo XIX todo este desarrollo se sustentaba
todavía en el consumo de madera, pero pronto hubo que
recurrir a los combustibles fósiles, en primer lugar
el carbón y posteriormente el petróleo. En 1859,
Edwin Drake perforó el primer pozo petrolífero.
Los avances en la Física y la Química tuvieron
su repercusión inmediata en la Ingeniería. Los
descubrimientos de las leyes de la Termodinámica permitieron
conocer eficazmente el funcionamiento de la máquina
de vapor y se aplicaron al desarrollo de los motores térmicos.
El estudio de la Electricidad y del Electromagnetismo, con
los descubrimientos de figuras destacadas como Coulomb, Ampère,
Ohm o Faraday, entre otros, hicieron posible transformar la
energía eléctrica en trabajo mecánico.
Pronto se produjeron inventos como el motor de corriente continua,
el generador eléctrico de corriente continua, el transporte
de electricidad a distancia, el alumbrado eléctrico,
la lámpara incandescente, el motor eléctrico
de corriente alterna, etc. A finales del siglo XIX se empezaron
a extender las redes de distribución de energía
eléctrica por todo el mundo desarrollado y el uso de
la energía eléctrica en las ciudades empezó
a convertirse en algo cotidiano.
Con el invento en 1876 del motor de combustión interna,
por Nikolaus August Otto, empezó a crecer espectacularmente
la demanda de petróleo. Durante el primer tercio del
siglo XX fue creciendo su importancia con respecto del carbón,
que si a finales de la I Guerra Mundial suponía un
consumo seis veces superior al del petróleo, en 1930
era ya sólo del doble para terminar finalmente desbancado
por éste al término de la 2ª Guerra Mundial.
Entre tanto el consumo de electricidad siguió creciendo
a pasos agigantados y para satisfacerlo se desarrollaron centrales
hidroeléctricas y térmicas, estas últimas
basadas en el consumo de combustibles fósiles para
producir electricidad.
Por último durante el primer tercio del siglo XX se
desarrollaron los fundamentos de la Energía Nuclear.
Otra vez fueron los progresos de la Física, gracias
a los trabajos de figuras como Becquerel o el matrimonio Curie
entre otros, con sus estudios sobre los materiales radiactivos,
los que se tradujeron en nuevos avances que culminaron en
la primera fisión artificial del átomo de Uranio
en 1938 por Otto Hahn y el desarrollo del primer reactor nuclear
en los EE.UU por Enrico Fermi en 1942. Paralelamente se desarrolló
la vertiente militar de la Energía Nuclear que culminó
en las explosiones de Hiroshima y Nagasaki y tuvo como corolario
la Guerra Fría, que ha ocupado la segunda mitad del
siglo XX, entre las dos grandes superpotencias, EE.UU y la
URSS.
En el último tercio del siglo XX, con el aumento de
la preocupación por el estado del medio ambiente y
el agotamiento de los recursos energéticos fósiles,
se han producido grandes avances en las producción
de energías renovables, tales como la solar, la eólica
o la biomasa.
Subir
2. Los usos de la energía
en la actualidad.
Las sociedades industrializadas actuales demandan y utilizan
cantidades ingentes de energía destinadas a hacer funcionar
las máquinas, transportar mercancías y personas,
producir luz, calor o refrigeración. Todo el sistema
de vida moderno está basado en la disposición
de abundante energía a bajo coste. Su consumo ha ido
creciendo continuamente paralelamente a los cambios de los
hábitos de vida y las formas de organización
social. Existe un abismo entre las demandas energéticas
de los individuos de las primeras comunidades primitivas que
se dedicaban a la caza y a la recolección y los ciudadanos
de las sociedades hipertecnológicas actuales de los
países desarrollados.
Por otro lado, es patente la evidente desigualdad existente
en el mundo en lo que respecta a la producción y el
consumo de recursos energéticos. Este desequilibrio
entre países pobres y ricos, entre productores y consumidores,
es fuente de continua inestabilidad que se manifiesta en modo
creciente en forma de conflictos, tal y como las dos últimas
Guerras del Golfo han puesto en evidencia.
Las fuentes de energía se dividen en dos clases:
- Fuentes primarias.
- Fuentes secundarias.
Las fuentes primarias son aquellas que se encuentran de forma
espontánea en la naturaleza y o bien se utilizan directamente
o bien se emplean para producir electricidad o hidrógeno
(fuentes secundarias). Entre las fuentes primarias están
los combustibles fósiles, la energía nuclear
o las energías renovables.
Los combustibles fósiles son, junto con algunas formas
de energía renovable, las únicas fuentes primarias,
que pueden emplearse directamente para generar calor, vapor
o producir energía mecánica. Pensemos en los
motores de explosión (otto y diesel) empleados en el
transporte terrestre, y las turbinas utilizadas en el transporte
naval o aéreo. Igualmente se utilizan en toda suerte
de procesos industriales como altos hornos, plantas químicas,
etc. Por último se emplean en sistemas de calefacción
en los hogares y los servicios.
Todas las fuentes primarias antes mencionadas junto con la
nuclear y el resto de las renovables sirven para generar las
fuentes secundarias, que actúan de intermediarias transportando
la energía al punto de consumo o sirven para almacenarla.
No se encuentran en la naturaleza espontáneamente.
En la actualidad podemos considerar dos: la electricidad y
el hidrógeno. Es preciso hacer notar aquí que
el proceso de generar esta energía secundaria implica
pérdidas importantes, ya que de acuerdo con el 2º
principio de la Termodinámica en cualquier conversión
nunca se puede obtener una eficiencia del 100%. A esto debemos
añadir las pérdidas producidas en el transporte.
El resultado de restar a la energía primaria estas
pérdidas es la energía final, empleada en los
diversos usos.
El consumo energético se distribuye entre los tres
sectores de actividad económica, a los que hay que
sumar los hogares:
- Sector primario:
- Agricultura y ganadería.
- Pesca.
- Silvicultura.
- Minería.
- Sector secundario: industria.
- Sector terciario:
- Transportes.
- Servicios, comercio, etc..
- Hogares.
El porcentaje más importante de la energía
consumida en los países desarrollados se lo llevan
el transporte y la actividad industrial. Se ha experimentado
una fuerte subida del consumo atribuido al transporte mientras
que ha disminuido el consumo industrial.
En cualquier caso el transporte supera ya a la industria
en cuanto a consumo en los países desarrollados. Ha
crecido de forma muy significativa el transporte por carretera,
tanto de mercancías como especialmente de personas,
y consume la parte principal del total. Igualmente ha crecido
el total consumido por el transporte aéreo. Sin embargo
la fracción atribuida al ferrocarril se ha mantenido
estable e incluso ha descendido.
El consumo atribuido a la industria se reparte entre los
diversos sectores: químico, siderúrgico, de
maquinaria y equipamiento, alimentario, papeleras, textiles,
etc. El descenso que se ha experimentado en el consumo
energético industrial se atribuye a una tendencia que
se ha generalizado en los países industrializados a
deslocalizar la industria pesada y a apostar por industrias
ligeras de alta tecnología que aportan un mayor valor
económico a la producción industrial mientras
el consumo energético empleado tiende a disminuir.
El siguiente en importancia es el consumo doméstico,
que tiene un gran impacto en el total. Se distribuye entre
la climatización y la producción de agua caliente
sanitaria (la fracción mayor), la iluminación,
la cocina y el funcionamiento de los electrodomésticos.
Ha experimentado un fuerte crecimiento según han mejorado
las condiciones de vida y de confort en los hogares.
A continuación está el sector servicios, que
incluye la educación, la sanidad, el comercio, la banca,
la administración, la hostelería, etc.
Por último la agricultura, la ganadería y la
pesca tienen un consumo muy bajo pero cualitativamente muy
importante porque está en la base de la alimentación
de la población.
En la UE y para el año 2002 el consumo de energía
final por sectores se repartió de la siguiente forma:
- 40,3% para usos residenciales y comerciales.
- 31,3% en el transporte.
- 28,4 % en la industria.
Consumo de energía final por sectores en la UE en 2002.
Subir
3. Evolución de
las necesidades energéticas.
Si estudiamos la evolución del consumo de energía
podemos establecer una correlación entre su crecimiento
y la industrialización. Antes de ella las demandas
eran relativamente modestas y se cubrían por la madera,
90% en 1820. Pero a partir de 1850 empieza a utilizarse de
forma creciente el carbón, cuyo rendimiento energético
es superior, conforme las necesidades de la industria crecen.
Podemos observar que en 1900 el consumo mundial de energía
primaria era aún modesto, 600 Mtep. Cien años
después, en 2000, el consumo se elevaba a 9023 Mtep.
Se había multiplicado por 15. El consumo por habitante
se multiplicó por 4 en el mismo periodo.
A lo largo de estos cien años el crecimiento no ha
sido constante, se produjo un sensible aumento antes de la
1ª Guerra Mundial para estabilizarse después durante
un largo periodo que terminó con la 2ª Guerra
Mundial. A partir de esta fecha el crecimiento del consumo
aumentó notablemente. Sin embargo el alza de precios
del petróleo en 1973, obligó a un replanteamiento
de la política energética mundial basada en
el bajo precio del crudo y se produjo una ralentización
en el crecimiento. En los 90 la desaparición de la
URSS y el desplome de su economía moderó nuevamente
el crecimiento global. En los últimos años el
desarrollo de las economías emergentes de Oriente,
como China, Corea y la India, hacen presagiar un crecimiento
sostenido en el consumo mundial de energía primaria.
Se estima que entre 2002 y 2030 la demanda crecerá
en un 60% en el mundo.
En nuestro país el consumo de energía primaria,
ha pasado de 57.660 kTep en 1975 a 137.761 en 2004. Lo que
ha supuesto un incremento de casi el 140% en menos de 30 años.
Subir
4. Bibliografía
BARQUÍN, Julián. Energía: técnica, economía y sociedad.
Madrid: Universidad Pontificia de Comillas, 2004. 294 p. ISBN
84-8468-8134-3
CASSEDY, Edwards S.; GROSMANN, Peter Z. Introduction to
energy: resources, technology and society. Cambridge: Cambridge
University Press, 1990. XI, 338 p. ISBN 0-5213-5941-4
RIFKIN, Jeremy. La economía del hidrógeno:
la creación de la red energética mundial y la
redistribución del poder en la tierra. 4ª ed.
Barcelona : Paidós Ibérica, 2003. 329 p. Paidós
Estado y Sociedad ; 102. ISBN 84-493-1280-9
RISTINEN, Robert A. Energy and environment. New York: John
Wiley & Sons, 1999. XVI, 367 p. ISBN 0-4711-7248-0
Subir
Última actualización:
31/03/16
.
Para cualquier consulta sobre la página o sus contenidos
póngase en contacto con Biblioteca
de la UNED
|
Para
instalar el plug-in de Flash, pulse aquí
