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Castilla-La Mancha PAU Technology and Engineering II (Tecnología e Ingeniería II - UCLM 2026): Recursos energéticos: generación, conversión y sostenibilidad

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Recursos energéticos: generación, conversión y sostenibilidad

El bloque de energía evalúa el cálculo de potencias y energías en sistemas de generación, la comparación entre fuentes con criterios de rendimiento e impacto ambiental y el manejo correcto de magnitudes y unidades.

Magnitudes y criterios de comparison

  • Potencia (kW) no es energía (kWh); 1 kWh = 3,6·10⁶ J.
  • Rendimiento η = Eútil/Eprimaria; factor de carga = E real/(P nominal · 8760 h).
  • Renovables frente a fósiles y nuclear de fisión: disponibilidad, densidad energética, emisiones, residuos y coste del MWh.

Conversión de energía

  • Hidráulica: P = ρ·g·Q·H·η, con Q en m³/s.
  • Eólica: P = ½·ρ·A·v³·Cp, con A = πD²/4; límite de Betz, Cp ≤ 16/27 ≈ 0,593.
  • Fotovoltaica: en STC (1000 W/m², 25 °C) P = G·A·η; el rendimiento cae al subir la temperatura y el MPPT busca el punto de máxima potencia de la curva I-V.
  • Termosolar, biomasa, geotermia y mareomotriz; el hidrógeno verde como vector energético y el almacenamiento como respaldo.
  • Impactos: ocupación del terreno, afección a aves, huella de carbono del ciclo de vida y residuos nucleares.

Ejemplo resuelto

Aerogenerador de D = 60 m con v = 10 m/s, ρ = 1,225 kg/m³, Cp = 0,45 y η = 0,92. A = π·30² = 2827 m²; Pdisponible = 0,5·1,225·2827·1000 ≈ 1,73 MW. Pútil = 1,73·0,45·0,92 ≈ 0,72 MW. Con 2200 h equivalentes: E = 0,72·2200 ≈ 1580 MWh al año. Si el viento sube a 12 m/s, la potencia disponible crece en (12/10)³ = 1,73, es decir, un 73 % más.

Errores que restan puntos

  • Elevar la velocidad al cuadrado en vez de al cubo.
  • Usar el diámetro como radio al calcular el área barrida.
  • Presentar un Cp mayor que 0,593 o ignorar los rendimientos mecánico y eléctrico.
  • Dar kWh como si fuera potencia, o mezclar MW y W en el mismo cálculo.
  • Comparar fuentes solo por potencia instalada, sin energía anual ni impacto.