Energía y potencia: fuentes, generación, transporte y sostenibilidad
Este bloque de la PAU pide comparar fuentes, calcular potencias y energías, analizar el transporte y valorar la sostenibilidad. Es habitual que aparezcan rendimientos, factores de carga y emisiones.
Fuentes y generación
- Energía primaria y final; renovables y no renovables; centrales hidráulicas, térmicas, nucleares, eólicas y solares.
- Potencia hidráulica: P = ρ·g·Q·H·η. Potencia eólica: P = ½·ρ·A·v³·Cp; el límite de Betz es Cp = 0,593.
- Factor de carga = energía real producida / energía máxima en el periodo. Un parque eólico puede tener un factor de carga del 25-40 % y no equivale a su potencia nominal.
- Cogeneración, almacenamiento (bombeo, baterías, hidrógeno) y gestión de la demanda.
Transporte, eficiencia y sostenibilidad
- El transporte en alta tensión reduce pérdidas: Ppérdidas = I²R. Los transformadores elevan y reducen la tensión con pérdidas en el hierro y en el cobre.
- Eficiencia energética: η = energía útil / energía aportada. No puede superar 1; en bombas y motores se encadena con el rendimiento del sistema.
- Indicadores: LCOE, huella de carbono, emisiones de CO2 por kWh, ciclo de vida, circularidad y uso del suelo. La intermitencia exige respaldo y almacenamiento.
Ejemplo resuelto
Una central hidráulica turbina Q = 10 m³/s con H = 50 m y η = 0,85. P = 1 000×9,81×10×50×0,85 = 4,17×10⁶ W ≈ 4,17 MW. Si funciona 4 000 h al año, produce E = 4,17 MW×4 000 h = 16 680 MWh ≈ 16,7 GWh. Su factor de carga sería 4 000/8 760 ≈ 0,46. Para comparar con una planta solar de 5 MW y factor 0,18, esta produciría 5×8 760×0,18 ≈ 7,9 GWh, la mitad aproximadamente.
Errores que restan puntos
- Confundir kW (potencia) con kWh (energía) y multiplicar mal por horas.
- Usar la potencia nominal como energía anual sin aplicar el factor de carga.
- Obtener rendimientos mayores que 1 o sumar rendimientos en lugar de multiplicarlos.
- Olvidar que la potencia eólica depende del cubo de la velocidad.
- Comparar fuentes solo por potencia instalada y no por energía, respaldo o emisiones.
- Ignorar las pérdidas de transporte y almacenamiento.