Desarrollo energético

Más información: Esquema del desarrollo energético

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Desarrollo energético

Total Reparto de energías renovables por fuente    Fósil    Renovable    Nuclear    Calor de biomasa    Agua solar    Geo-calor    Hydro    Etanol    Biodiesel    Biomasa eléctrica    Viento    Geoeléctrico    Fotovoltaica solar    CSP solar    Oceánico Fuente: Red de políticas de energía renovable [1] Producción mundial total de energía primaria   Producción mundial total de energía primaria ( billones de Btu ) [2]    porcelana    Rusia    África    Estados Unidos    Europa    Brasil Tenga en cuenta los diferentes ejes y para las curvas totales (izquierda) y regionales (derecha) Uso / flujo de energía en EE. UU. En 2011 Los diagramas de flujo de energía muestran el tamaño relativo de los recursos energéticos primarios y los usos finales en los Estados Unidos, comparando los combustibles sobre la base de una unidad de energía común (2011: 97,3 quads ). [3] Compuestos y energía radiante    Solar    Nuclear    Hydro    Viento    Geotermia    Gas natural    Carbón    Biomasa    Petróleo Producir corrientes eléctricas / Utilizar efectos transmitidos    Generación eléctrica    Residencial, comercial, industrial, transporte    Energía rechazada (calor residual)    Servicios energéticos

El desarrollo energético es el campo de actividades centrado en la obtención de fuentes de energía a partir de recursos naturales. Estas actividades incluyen la producción de fuentes de energía convencionales, alternativas y renovables , y para la recuperación y reutilización de energía que de otro modo se desperdiciaría. Las medidas de conservación y eficiencia energética reducen la demanda de desarrollo energético y pueden tener beneficios para la sociedad con mejoras en los problemas ambientales .

Las sociedades utilizan la energía para el transporte, la fabricación, la iluminación, la calefacción y el aire acondicionado, y las comunicaciones, con fines industriales, comerciales y domésticos. Los recursos energéticos pueden clasificarse como recursos primarios, donde el recurso puede usarse sustancialmente en su forma original, o como recursos secundarios, donde la fuente de energía debe convertirse en una forma más convenientemente utilizable. Los recursos no renovables se agotan significativamente por el uso humano, mientras que los recursos renovables son producidos por procesos continuos que pueden sostener la explotación humana indefinida.

Miles de personas están empleadas en la industria energética . La industria convencional comprende la industria del petróleo , la industria del gas natural, la industria de la energía eléctrica y la industria nuclear . Las nuevas industrias energéticas incluyen la industria de las energías renovables , que comprende la fabricación, distribución y venta de combustibles alternativos alternativos y sostenibles .

Clasificación de recursos

Más información: Consumo energético mundial

Ver también: suministro mundial de energía , industria de la energía , la planificación de la energía y la política energética

Modelo de sistema abierto (conceptos básicos)

Los recursos energéticos pueden clasificarse como recursos primarios, adecuados para el uso final sin conversión a otra forma, o recursos secundarios, donde la forma utilizable de energía requirió una conversión sustancial de una fuente primaria. Ejemplos de recursos energéticos primarios son la energía eólica , la energía solar , el combustible de madera, los combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural y el uranio. Los recursos secundarios son aquellos como la electricidad, el hidrógeno u otros combustibles sintéticos.

Otra clasificación importante se basa en el tiempo necesario para regenerar un recurso energético. Los recursos "renovables" son aquellos que recuperan su capacidad en un tiempo significativo por las necesidades humanas. Algunos ejemplos son la energía hidroeléctrica o la energía eólica, cuando los fenómenos naturales que son la principal fuente de energía están en curso y no se agotan por las demandas humanas. Los recursos no renovables son aquellos que se agotan significativamente por el uso humano y que no recuperarán su potencial de manera significativa durante la vida humana. Un ejemplo de una fuente de energía no renovable es el carbón, que no se forma naturalmente a una velocidad que apoyaría el uso humano.

Combustibles fósiles

La planta de energía Moss Landing en California es una estación de energía de combustibles fósiles que quema gas natural en una turbina para producir electricidad.

Artículos principales: Combustible fósil y cenit del petróleo

Las fuentes de combustibles fósiles (fósiles primarios no renovables ) queman carbón o combustibles de hidrocarburos , que son los restos de la descomposición de plantas y animales. Hay tres tipos principales de combustibles fósiles: carbón, petróleo y gas natural . Otro combustible fósil, el gas licuado de petróleo (GLP), se deriva principalmente de la producción de gas natural. El calor de la quema de combustibles fósiles se utiliza directamente para calentar espacios y procesos, o se convierte en energía mecánica para vehículos, procesos industriales o generación de energía eléctrica . Estos combustibles fósiles son parte del ciclo del carbono y así permitir el uso actual de la energía solar almacenada.

El uso de combustibles fósiles en los siglos XVIII y XIX preparó el escenario para la Revolución Industrial .

Los combustibles fósiles constituyen la mayor parte de las fuentes de energía primaria actuales del mundo . En 2005, el 81% de las necesidades energéticas del mundo se cubrió con fuentes fósiles. ^[4] La tecnología y la infraestructura ya existen para el uso de combustibles fósiles. Los combustibles líquidos derivados del petróleo entregan una gran cantidad de energía utilizable por unidad de peso o volumen, lo que es ventajoso en comparación con fuentes de menor densidad de energía , como una batería . Los combustibles fósiles son actualmente económicos para el uso de energía descentralizado.

Una plataforma de perforación ( horizontal ) para gas natural en Texas

La dependencia energética de los combustibles fósiles importados crea riesgos de seguridad energética para los países dependientes. ^{[5] [6] [7] [8] [9]} La dependencia del petróleo en particular ha llevado a la guerra, ^[10] financiación de los radicales, ^[11] monopolización, ^[12] e inestabilidad sociopolítica. ^[13]

Los combustibles fósiles son recursos no renovables, cuya producción eventualmente disminuirá ^[14] y se agotará. Si bien los procesos que crearon los combustibles fósiles están en curso, los combustibles se consumen mucho más rápido que la tasa natural de reabastecimiento. La extracción de combustibles se vuelve cada vez más costosa a medida que la sociedad consume los depósitos de combustible más accesibles. ^{[15] La} extracción de combustibles fósiles da como resultado la degradación ambiental , como la extracción a cielo abierto y la extracción de carbón en la cima de las montañas .

La eficiencia del combustible es una forma de eficiencia térmica , es decir, la eficiencia de un proceso que convierte la energía potencial química contenida en un combustible portador en energía cinética o trabajo . La economía de combustible es la eficiencia energética de un vehículo en particular, se da como una relación de la distancia recorrida por unidad de combustible consumido. La eficiencia específica del peso (eficiencia por unidad de peso) se puede establecer para la carga y la eficiencia específica del pasajero (eficiencia del vehículo por pasajero). La ineficiente combustión atmosférica (quema) de combustibles fósiles en vehículos, edificios y centrales eléctricas contribuye aislas de calor urbano . ^[dieciséis]

La producción convencional de petróleo ha alcanzado su punto máximo , de manera conservadora, entre 2007 y 2010. En 2010, se estimó que se requeriría una inversión en recursos no renovables de $ 8 billones para mantener los niveles actuales de producción durante 25 años. ^[17] En 2010, los gobiernos subvencionaron los combustibles fósiles en un estimado de $ 500 mil millones al año. ^[18] Los combustibles fósiles también son una fuente de emisiones de gases de efecto invernadero, lo que genera preocupaciones sobre el calentamiento global si no se reduce el consumo.

La combustión de combustibles fósiles conduce a la liberación de contaminación a la atmósfera. Los combustibles fósiles son principalmente compuestos de carbono. Durante la combustión , se libera dióxido de carbono y también óxidos de nitrógeno , hollín y otras partículas finas . El dióxido de carbono producido por el hombre según el IPCC contribuye al calentamiento global . ^[19] Otras emisiones de las centrales eléctricas de combustibles fósiles incluyen dióxido de azufre , monóxido de carbono (CO), hidrocarburos , compuestos orgánicos volátiles (COV), mercurio ,arsénico , plomo , cadmio y otros metales pesados, incluidas trazas de uranio . ^{[20] [21]}

Una planta de carbón típica genera miles de millones de kilovatios hora al año. ^[22]

Nuclear

Fisión

El rompehielos ruso de propulsión nuclear NS Yamal en una expedición científica conjunta con la NSF en 1994

La energía nuclear es el uso de la fisión nuclear para generar calor y electricidad útiles . La fisión del uranio produce casi toda la energía nuclear económicamente significativa. Los generadores termoeléctricos de radioisótopos forman un componente muy pequeño de la generación de energía, principalmente en aplicaciones especializadas como los vehículos del espacio lejano.

Las centrales nucleares , excluidos los reactores navales , proporcionaron alrededor del 5,7 por ciento de la energía mundial y el 13 por ciento de la electricidad mundial en 2012. ^[23]

En 2013, el OIEA informe de que hay 437 reactores operativos de energía nuclear, ^[24] en 31 países , ^[25] aunque no todos los reactores es la producción de electricidad. ^[26] Además, hay aproximadamente 140 buques de guerra que utilizan propulsión nuclear en funcionamiento, propulsados ​​por unos 180 reactores. ^{[27] [28] [29]} A partir de 2013, lograr una ganancia neta de energía a partir de reacciones de fusión nuclear sostenidas, excluyendo las fuentes de energía de fusión natural como el Sol , sigue siendo un área en curso de investigación internacional en física e ingeniería.. Más de 60 años después de los primeros intentos, la producción comercial de energía de fusión sigue siendo poco probable antes de 2050. ^[30]

Hay un debate en curso sobre la energía nuclear . ^{[31] [32] [33]} Los defensores, como la Asociación Nuclear Mundial , el OIEA y Environmentalists for Nuclear Energy sostienen que la energía nuclear es una fuente de energía segura y sostenible que reduce las emisiones de carbono . ^[34] Los opositores sostienen que la energía nuclear plantea muchas amenazas para las personas y el medio ambiente . ^{[35] [36]}

Los accidentes de plantas de energía nuclear incluyen el desastre de Chernobyl (1986), el desastre nuclear de Fukushima Daiichi (2011) y el accidente de Three Mile Island (1979). ^[37] También ha habido algunos accidentes de submarinos nucleares. ^{[37] [38] [39]} En términos de vidas perdidas por unidad de energía generada, el análisis ha determinado que la energía nuclear ha causado menos muertes por unidad de energía generada que las otras fuentes principales de generación de energía. La producción de energía a partir del carbón , el petróleo , el gas natural y la energía hidroeléctrica ha provocado un mayor número de muertes por unidad de energía generada debido aefectos de la contaminación del aire y los accidentes energéticos . ^{[40] [41] [42] [43] [44]} Sin embargo, los costos económicos de los accidentes de energía nuclear son altos, y los derrumbes pueden tardar décadas en limpiarse. Los costos humanos de las evacuaciones de las poblaciones afectadas y la pérdida de medios de vida también son significativos. ^{[45] [46]}

Comparación de las muertes por cáncer latente de Nuclear , como el cáncer, con otras fuentes de energía muertes inmediatas por unidad de energía generada (GWeyr). Este estudio no incluye el cáncer relacionado con los combustibles fósiles y otras muertes indirectas creadas por el consumo de combustibles fósiles en su clasificación de "accidente severo", que sería un accidente con más de 5 muertes.

En 2012, según el OIEA , en todo el mundo había 68 reactores nucleares civiles en construcción en 15 países, ^[24] aproximadamente 28 de los cuales en la República Popular China (RPC), con el reactor nuclear más reciente, a fecha de Mayo de 2013, para ser conectado a la red eléctrica , ocurriendo el 17 de febrero de 2013 en la Planta de Energía Nuclear de Hongyanhe en la República Popular China. ^[47] En los Estados Unidos, se están construyendo dos nuevos reactores de Generación III en Vogtle . Los funcionarios de la industria nuclear de EE. UU. Esperan que cinco nuevos reactores entren en servicio para 2020, todos en plantas existentes. ^[48]En 2013, se cerraron definitivamente cuatro reactores antiguos y no competitivos. ^{[49] [50]}

Los experimentos recientes en la extracción de uranio utilizan cables de polímero que están recubiertos con una sustancia que absorbe selectivamente el uranio del agua de mar. Este proceso podría hacer que el considerable volumen de uranio disuelto en el agua de mar sea explotable para la producción de energía. Dado que los procesos geológicos en curso transportan uranio al mar en cantidades comparables a la cantidad que se extraería mediante este proceso, en cierto sentido, el uranio transportado por el mar se convierte en un recurso sostenible. ^{[51] [52] [ pertinente? - discutir ]}

La energía nuclear es un método de generación de energía con bajo contenido de carbono para producir electricidad, y un análisis de la literatura sobre la intensidad de emisión de su ciclo de vida total encuentra que es similar a las fuentes renovables en una comparación de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) por unidad de energía generada. ^[53] Desde la década de 1970, el combustible nuclear ha desplazado alrededor de 64 gigatoneladas de dióxido de carbono equivalente (GtCO2-eq) de gases de efecto invernadero , que de otro modo habrían resultado de la quema de petróleo, carbón o gas natural en centrales eléctricas de combustibles fósiles . ^[54]

Un análisis de 123 países durante 25 años publicado en octubre de 2020 concluyó que la adopción de energías renovables tiende a estar asociada con emisiones de carbono significativamente más bajas, mientras que los accesorios nucleares nacionales a gran escala no. Además, el estudio encontró que las tensiones entre estas dos estrategias nacionales de desarrollo energético pueden reducir su efectividad en términos de mitigación del cambio climático . Estos incluyen diferentes requisitos de infraestructura y una asociación negativa entre las escalas de los adjuntos nacionales nucleares y renovables. ^{[55] [56] [57]}

Eliminación y retirada de la energía nuclear

Más información: Eliminación de la energía nuclear

El accidente nuclear de Fukushima Daiichi en Japón en 2011 , que ocurrió en el diseño de un reactor de la década de 1960 , provocó un replanteamiento de la política de seguridad nuclear y energía nuclear en muchos países. ^[58] Alemania decidió cerrar todos sus reactores para 2022 e Italia prohibió la energía nuclear. ^[58] Después de Fukushima, en 2011 la Agencia Internacional de Energía redujo a la mitad su estimación de capacidad de generación nuclear adicional que se construirá para 2035. ^{[59] [60]}

Fukushima

Tras el desastre nuclear de Fukushima Daiichi de 2011 , el segundo peor incidente nuclear , que desplazó a 50.000 hogares después de que el material radiactivo se filtró al aire, el suelo y el mar, ^[61] y con controles de radiación posteriores que dieron lugar a la prohibición de algunos envíos de verduras y pescado ^{[62 ]} - se publicó una encuesta de apoyo público mundial de Ipsos (2011) a las fuentes de energía y se descubrió que la fisión nuclear era la menos popular ^[63]

Economía de la fisión

Artículo principal: Economía de las centrales nucleares

Desastre nuclear de Fukushima Daiichi

Escaso apoyo público mundial a la fisión nuclear después de Fukushima ( encuesta de Ipsos , 2011) ^[63]

La economía de las nuevas plantas de energía nuclear es un tema controvertido, ya que existen opiniones divergentes sobre este tema, y ​​las inversiones multimillonarias dependen de la elección de una fuente de energía. Las plantas de energía nuclear suelen tener altos costos de capital para construir la planta, pero bajos costos directos de combustible. En los últimos años ha habido una ralentización del crecimiento de la demanda eléctrica y la financiación se ha vuelto más difícil, lo que afecta a grandes proyectos como los reactores nucleares, con costes iniciales muy elevados y ciclos de proyectos largos que conllevan una gran variedad de riesgos. ^[64] En Europa del Este, varios proyectos de larga data están luchando por encontrar financiación, en particular Belene en Bulgaria y los reactores adicionales en Cernavoda en Rumanía, y algunos patrocinadores potenciales se han retirado. ^[64]Cuando se dispone de gas barato y su suministro futuro relativamente seguro, esto también plantea un problema importante para los proyectos nucleares. ^[64]

El análisis de la economía de la energía nucleoeléctrica debe tener en cuenta quién asume los riesgos de futuras incertidumbres. Hasta la fecha, todas las centrales nucleares en funcionamiento fueron desarrolladas por monopolios de servicios públicos regulados o de propiedad estatal ^{[65] [66]} donde muchos de los riesgos asociados con los costos de construcción, el rendimiento operativo, el precio del combustible y otros factores fueron asumidos por los consumidores y no por los proveedores. Muchos países han liberalizado ahora el mercado de la electricidad donde estos riesgos, y el riesgo de que surjan competidores más baratos antes de que se recuperen los costos de capital, son asumidos por los proveedores y operadores de plantas en lugar de los consumidores, lo que lleva a una evaluación significativamente diferente de la economía de la nueva energía nuclear plantas. ^[67]

Costos

Es probable que aumenten los costos de las plantas de energía nuclear nuevas y actualmente en funcionamiento, debido al aumento de los requisitos para la gestión del combustible gastado in situ y a las elevadas amenazas de la base de diseño. ^[68] Si bien los primeros diseños de este tipo, como los EPR en construcción, están retrasados ​​y sobrepasados ​​en el presupuesto, de los siete APR-1400 de Corea del Sur actualmente en construcción en todo el mundo, dos están en Corea del Sur en la Planta de Energía Nuclear de Hanul y cuatro se encuentran en el proyecto de construcción de centrales nucleares más grande del mundo en 2016, en los Emiratos Árabes Unidos en la planta de energía nuclear proyectada de Barakah . El primer reactor, Barakah-1, está terminado en un 85% y está previsto que se conecte a la red durante 2017. ^{[69] [70]} Dos de los cuatro EPR en construcción (en Finlandia y Francia) tienen un retraso significativo y un costo sustancialmente superior. ^[71]

Fuentes renovables

Artículo principal: Comercialización de energías renovables

El viento , el sol y la hidroelectricidad son tres fuentes de energía renovable.

La energía renovable se define generalmente como la energía que proviene de recursos que se reponen naturalmente en una escala de tiempo humana, como la luz solar , el viento , la lluvia , las mareas , las olas y el calor geotérmico . ^[72] La energía renovable sustituye a los combustibles convencionales en cuatro áreas distintas: generación de electricidad , agua caliente sanitaria / calefacción de espacios , combustibles para motores y servicios energéticos rurales (fuera de la red) . ^[73]

Aproximadamente el 16% del consumo mundial de energía final proviene actualmente de recursos renovables ^{[ contradictorio ]} , con el 10% ^[74] de toda la energía de la biomasa tradicional , utilizada principalmente para calefacción , y el 3,4% de la hidroelectricidad . Las nuevas energías renovables (pequeñas centrales hidroeléctricas, biomasa moderna, eólica, solar, geotérmica y biocombustibles) representan otro 3% y están creciendo rápidamente. ^[75] A nivel nacional, al menos 30 naciones de todo el mundo ya cuentan con energía renovable que contribuye con más del 20% del suministro de energía. Se prevé que los mercados nacionales de energía renovable sigan creciendo con fuerza en la próxima década y más allá. ^[76] Energía eólica, por ejemplo, está creciendo a una tasa del 30% anual, con una capacidad instalada mundial de 282.482 megavatios (MW) a fines de 2012.

Los recursos de energía renovable existen en amplias áreas geográficas, en contraste con otras fuentes de energía, que se concentran en un número limitado de países. El rápido despliegue de energía renovable y eficiencia energética está dando como resultado una seguridad energética significativa , mitigación del cambio climático y beneficios económicos. ^[77] En las encuestas internacionales de opinión pública hay un fuerte apoyo a la promoción de fuentes renovables como la energía solar y la energía eólica. ^[78]

Si bien muchos proyectos de energía renovable son a gran escala, las tecnologías renovables también son adecuadas para áreas rurales y remotas y países en desarrollo , donde la energía es a menudo crucial para el desarrollo humano . ^[79] El secretario general de las Naciones Unidas , Ban Ki-moon, ha dicho que la energía renovable tiene la capacidad de llevar a las naciones más pobres a nuevos niveles de prosperidad. ^[80]

Hidroelectricidad

La presa de las Tres Gargantas de 22.500 MW en China: la central hidroeléctrica más grande del mundo

La hidroelectricidad es energía eléctrica generada por energía hidroeléctrica ; la fuerza del agua que cae o fluye. En 2015, la energía hidroeléctrica generó el 16,6% de la electricidad total del mundo y el 70% de toda la electricidad renovable ^{[81] [ página necesaria ]} y se esperaba que aumentara aproximadamente un 3,1% cada año durante los siguientes 25 años.

La energía hidroeléctrica se produce en 150 países, y la región de Asia y el Pacífico generó el 32 por ciento de la energía hidroeléctrica mundial en 2010. China es el mayor productor de energía hidroeléctrica, con 721 teravatios-hora de producción en 2010, lo que representa alrededor del 17 por ciento del uso doméstico de electricidad. Ahora hay tres plantas hidroeléctricas de más de 10 GW: la presa de las Tres Gargantas en China, la presa de Itaipu en la frontera entre Brasil y Paraguay y la presa de Guri en Venezuela. ^[82]

El costo de la energía hidroeléctrica es relativamente bajo, lo que la convierte en una fuente competitiva de electricidad renovable. El costo promedio de la electricidad de una planta hidroeléctrica de más de 10 megavatios es de 3 a 5 centavos de dólar por kilovatio-hora. ^[82] La energía hidroeléctrica también es una fuente flexible de electricidad, ya que las plantas se pueden subir y bajar muy rápidamente para adaptarse a las cambiantes demandas de energía. Sin embargo, la construcción de represas interrumpe el flujo de los ríos y puede dañar los ecosistemas locales, y la construcción de grandes represas y embalses a menudo implica el desplazamiento de personas y vida silvestre. ^[82] Una vez que se construye un complejo hidroeléctrico, el proyecto no produce residuos directos y tiene un nivel de producción de dióxido de carbono de gases de efecto invernadero considerablemente más bajo que las plantas de energía alimentadas con combustibles fósiles .^[83]

Viento

Parque eólico marino Burbo Bank en el noroeste de Inglaterra

Crecimiento global de la capacidad de energía eólica

La energía eólica aprovecha el poder del viento para impulsar las palas de las turbinas eólicas . Estas turbinas provocan la rotación de imanes , lo que genera electricidad. Las torres eólicas generalmente se construyen juntas en parques eólicos . Hay parques eólicos marinos y terrestres . La capacidad mundial de energía eólica se ha expandido rápidamente a 336 GW en junio de 2014, y la producción de energía eólica representó alrededor del 4% del uso total de electricidad en todo el mundo y está creciendo rápidamente. ^[84]

La energía eólica se utiliza ampliamente en Europa , Asia y Estados Unidos . ^[85] Varios países han alcanzado niveles relativamente altos de penetración de la energía eólica, como el 21% de la producción de electricidad estacionaria en Dinamarca , ^{[86] el} 18% en Portugal , ^{[86] el} 16% en España , ^{[86] el} 14% en Irlanda , ^[87] y el 9% en Alemania en 2010. ^{[86] [88] : 11} En 2011, en ocasiones más del 50% de la electricidad en Alemania y España procedía de la energía eólica y solar. ^{[89] [90]}En 2011, 83 países de todo el mundo utilizan energía eólica con fines comerciales. ^{[88] : 11}

Muchos de los parques eólicos terrestres más grandes del mundo se encuentran en Estados Unidos , China e India . La mayoría de los parques eólicos marinos más grandes del mundo se encuentran en Dinamarca , Alemania y el Reino Unido . Los dos parques eólicos marinos más grandes son actualmente London Array de 630 MW y Gwynt y Môr .

Grandes parques eólicos terrestres

Granja eólica	Capacidad actual ( MW )	País	Notas
Alta (Oak Creek-Mojave)	1.320	Estados Unidos	[91]
Parque eólico de Jaisalmer	1.064	India	[92]
Parque Eólico Roscoe	781	Estados Unidos	[93]
Centro de energía eólica Horse Hollow	735	Estados Unidos	[94] [95]
Parque eólico Capricorn Ridge	662	Estados Unidos	[94] [95]
Parque eólico Fântânele-Cogealac	600	Rumania	[96]
Parque eólico Fowler Ridge	599	Estados Unidos	[97]

Solar

Artículos principales: Sistema fotovoltaico y energía solar concentrada.

Parte del complejo solar SEGS de 354 MW en el norte del condado de San Bernardino, California

La Central Solar Andasol de 150 MW es una planta de energía solar concentrada , ubicada en España .

La energía solar , la luz radiante y el calor del sol se aprovechan mediante una gama de tecnologías en constante evolución, como la calefacción solar , la energía solar fotovoltaica , la electricidad solar térmica , la arquitectura solar y la fotosíntesis artificial . ^{[98] [99]}

Las tecnologías solares se caracterizan ampliamente como solares pasivas o solares activas, dependiendo de la forma en que capturan, convierten y distribuyen la energía solar. Las técnicas solares activas incluyen el uso de paneles fotovoltaicos y colectores solares térmicos para aprovechar la energía. Las técnicas solares pasivas incluyen orientar un edificio hacia el sol, seleccionar materiales con masa térmica favorable o propiedades de dispersión de la luz y diseñar espacios que hagan circular el aire de forma natural .

En 2011, el Organismo Internacional de Energía dijo que "el desarrollo de tecnologías de energía solar asequibles, inagotables y limpias tendrá enormes beneficios a largo plazo. Aumentará la seguridad energética de los países al depender de un recurso autóctono, inagotable y, en su mayoría , independiente de las importaciones , Mejorar la sostenibilidad , reducir la contaminación, reducir los costos de mitigar el cambio climático y mantener los precios de los combustibles fósiles más bajos que de otra manera. Estas ventajas son globales. Por lo tanto, los costos adicionales de los incentivos para el despliegue temprano deben considerarse inversiones en aprendizaje; deben gastarse sabiamente y necesitan ser ampliamente compartidos ". ^[98] Más de 100 países utilizan energía solar fotovoltaica.

La granja solar de Topaz es una de las centrales de energía solar más grande del mundo

La energía fotovoltaica (PV) es un método de generación de energía eléctrica mediante la conversión de la radiación solar en electricidad de corriente continua utilizando semiconductores que exhiben el efecto fotovoltaico . La generación de energía fotovoltaica emplea paneles solares compuestos por una serie de células solares que contienen un material fotovoltaico. Los materiales utilizados actualmente para la energía fotovoltaica incluyen silicio monocristalino , silicio policristalino , silicio amorfo , telururo de cadmio y seleniuro de cobre, indio, galio./sulfuro. Debido a la mayor demanda de fuentes de energía renovables, la fabricación de células solares y matrices fotovoltaicas ha avanzado considerablemente en los últimos años.

La energía solar fotovoltaica es una fuente de energía sostenible . ^[100] A finales de 2018, se habían instalado un total de 505 GW ^{[101] en} todo el mundo con 100 GW instalados ese año. ^[102]

Impulsado por los avances tecnológicos y los aumentos en la escala y la sofisticación de la fabricación, el costo de la energía fotovoltaica ha disminuido constantemente desde que se fabricaron las primeras células solares, ^[103] y el costo nivelado de la electricidad ( LCOE ) de la energía fotovoltaica es competitivo con las fuentes de electricidad convencionales en un Ampliando la lista de regiones geográficas. La medición neta y los incentivos financieros, como las tarifas de alimentación preferenciales para la electricidad generada por energía solar, han respaldado las instalaciones de energía solar fotovoltaica en muchos países. ^[104] El tiempo de recuperación de la energía (EPBT), también conocido como amortización de energía , depende de la insolación solar anual de la ubicación.y perfil de temperatura, así como en el tipo de tecnología fotovoltaica utilizada. Para los fotovoltaicos de silicio cristalino convencionales , el EPBT es más alto que para las tecnologías de película delgada como los sistemas CdTe-PV o CPV . Además, el tiempo de recuperación disminuyó en los últimos años debido a una serie de mejoras, como la eficiencia de las células solares y procesos de fabricación más económicos. A partir de 2014, la energía fotovoltaica recupera en promedio la energía necesaria para fabricarla en 0,7 a 2 años. Esto da como resultado aproximadamente el 95% de la energía neta limpia producida por un sistema fotovoltaico solar en la azotea durante una vida útil de 30 años. ^{[105] : 30}Las instalaciones pueden estar montadas en el suelo (y algunas veces integradas con la agricultura y el pastoreo) o integradas en el techo o las paredes de un edificio (ya sea fotovoltaica integrada en el edificio o simplemente en la azotea).

Biocombustibles

Artículos principales: Biocombustible y biocombustible sostenible

Un autobús alimentado por biodiesel

Información sobre la bomba con respecto a la mezcla de combustible de etanol hasta un 10%, California

Un biocombustible es un combustible que contiene energía procedente de una fijación de carbono geológicamente reciente . Estos combustibles se producen a partir de organismos vivos . Ejemplos de esta fijación de carbono se dan en plantas y microalgas . Estos combustibles se fabrican mediante una conversión de biomasa (la biomasa se refiere a organismos vivos recientemente, la mayoría de las veces se refiere a plantas o materiales derivados de plantas). Esta biomasa se puede convertir en sustancias que contienen energía conveniente de tres formas diferentes: conversión térmica, conversión química y conversión bioquímica. Esta conversión de biomasa puede resultar en combustible en forma sólida , líquida oforma de gas . Esta nueva biomasa se puede utilizar para biocombustibles. Los biocombustibles han ganado popularidad debido al aumento de los precios del petróleo y la necesidad de seguridad energética .

El bioetanol es un alcohol elaborado por fermentación , principalmente a partir de carbohidratos producidos en cultivos de azúcar o almidón como el maíz o la caña de azúcar . La biomasa celulósica , derivada de fuentes no alimentarias, como árboles y pastos, también se está desarrollando como materia prima para la producción de etanol. El etanol se puede usar como combustible para vehículos en su forma pura, pero generalmente se usa como aditivo de gasolina para aumentar el octanaje y mejorar las emisiones de los vehículos. El bioetanol se utiliza ampliamente en EE. UU. Y Brasil.. El diseño actual de la planta no prevé la conversión de la porción de lignina de las materias primas de la planta en componentes combustibles por fermentación.

El biodiesel se elabora a partir de aceites vegetales y grasas animales . El biodiesel se puede usar como combustible para vehículos en su forma pura, pero generalmente se usa como aditivo diesel para reducir los niveles de partículas, monóxido de carbono e hidrocarburos de los vehículos que funcionan con diesel. El biodiésel se produce a partir de aceites o grasas mediante transesterificación y es el biocombustible más común en Europa. Sin embargo, se están realizando investigaciones sobre la producción de combustibles renovables a partir de la descarboxilación ^[106].

En 2010, la producción mundial de biocombustibles alcanzó los 105.000 millones de litros (28.000 millones de galones EE.UU.), un 17% más que en 2009, ^[107] y los biocombustibles proporcionaron el 2,7% de los combustibles del mundo para el transporte por carretera, una contribución compuesta principalmente por etanol y biodiésel. ^{[ cita requerida ]} La producción mundial de combustible de etanol alcanzó los 86 mil millones de litros (23 mil millones de galones EE.UU.) en 2010, con Estados Unidos y Brasil como los principales productores del mundo, representando juntos el 90% de la producción mundial. El mayor productor de biodiésel del mundo es la Unión Europea , que representó el 53 por ciento de toda la producción de biodiésel en 2010. ^[107]En 2011, existen mandatos para mezclar biocombustibles en 31 países a nivel nacional y en 29 estados o provincias. ^{[88] : 13–14} La Agencia Internacional de Energía tiene el objetivo de que los biocombustibles satisfagan más de una cuarta parte de la demanda mundial de combustibles para el transporte en 2050 para reducir la dependencia del petróleo y el carbón. ^[108]

Geotermia

Artículo principal: energía geotérmica

Vapor de la estación de energía geotérmica de Nesjavellir en Islandia

La energía geotérmica es energía térmica generada y almacenada en la Tierra. La energía térmica es la energía que determina la temperatura de la materia. La energía geotérmica de la corteza terrestre se origina a partir de la formación original del planeta (20%) y de la desintegración radiactiva de minerales (80%). ^[109] El gradiente geotérmico , que es la diferencia de temperatura entre el núcleo del planeta y su superficie, impulsa una conducción continua de energía térmica en forma de calor desde el núcleo hasta la superficie. El adjetivo geotermal se origina en las raíces griegas γη (ge) , que significa tierra, yθερμος (termo) , que significa caliente.

El calor interno de la Tierra es energía térmica generada a partir de la desintegración radiactiva y la pérdida continua de calor de la formación de la Tierra. Las temperaturas en el límite entre el núcleo y el manto pueden superar los 4000 ° C (7200 ° F). ^[110] La alta temperatura y presión en el interior de la Tierra hacen que algunas rocas se derritan y el manto sólido se comporte plásticamente, lo que resulta en porciones del manto que se convencen hacia arriba, ya que es más liviano que la roca circundante. La roca y el agua se calientan en la corteza, a veces hasta 370 ° C (700 ° F). ^[111]

Desde las aguas termales , la energía geotérmica se ha utilizado para bañarse desde el Paleolítico y para la calefacción de espacios desde la antigua época romana, pero ahora es más conocida por la generación de electricidad . En todo el mundo, 11.400 megavatios (MW) de energía geotérmica están en línea en 24 países en 2012. ^[112] Se instalaron 28 gigavatios adicionales de capacidad de calefacción geotérmica directa para calefacción urbana, calefacción de espacios, spas, procesos industriales, desalinización y aplicaciones agrícolas en 2010. . ^[113]

La energía geotérmica es rentable, confiable, sostenible y respetuosa con el medio ambiente, ^[114] pero históricamente se ha limitado a áreas cercanas a los límites de las placas tectónicas . Los avances tecnológicos recientes han ampliado drásticamente la gama y el tamaño de los recursos viables, especialmente para aplicaciones como la calefacción doméstica, lo que abre un potencial de explotación generalizada. Los pozos geotérmicos liberan gases de efecto invernadero atrapados en las profundidades de la tierra, pero estas emisiones son mucho más bajas por unidad de energía que las de los combustibles fósiles. Como resultado, la energía geotérmica tiene el potencial de ayudar a mitigar el calentamiento global si se despliega ampliamente en lugar de los combustibles fósiles.

Los recursos geotérmicos de la Tierra son, en teoría, más que adecuados para satisfacer las necesidades energéticas de la humanidad, pero solo una fracción muy pequeña puede explotarse de manera rentable. La perforación y exploración de recursos profundos es muy costosa. Los pronósticos para el futuro de la energía geotérmica dependen de supuestos sobre tecnología, precios de la energía, subsidios y tasas de interés. Los programas piloto como el de los clientes de EWEB que optan por el programa Green Power ^[115] muestran que los clientes estarían dispuestos a pagar un poco más por una fuente de energía renovable como la geotermia. Pero como resultado de la investigación asistida por el gobierno y la experiencia de la industria, el costo de generar energía geotérmica ha disminuido en un 25% durante las últimas dos décadas. ^[116] En 2001, la energía geotérmica costaba entre dos y diez centavos de dólar por kWh. ^[117]

Oceánico

Artículo principal: Energía marina

La energía marina o energía marina (también denominada a veces energía oceánica , energía oceánica o energía marina e hidrocinética ) se refiere a la energía transportada por las olas del océano , las mareas , la salinidad y las diferencias de temperatura del océano . El movimiento del agua en los océanos del mundo crea una gran reserva de energía cinética o energía en movimiento. Esta energía se puede aprovechar para generar electricidad para los hogares, el transporte y las industrias.

El término energía marina abarca tanto la energía de las olas, es decir, la energía de las olas superficiales, como la energía de las mareas, es decir, que se obtiene de la energía cinética de grandes masas de agua en movimiento. La energía eólica marina no es una forma de energía marina, ya que la energía eólica se deriva del viento, incluso si las turbinas eólicas se colocan sobre el agua. Los océanos tienen una enorme cantidad de energía y están cerca de muchas, si no la mayoría, de las poblaciones concentradas. La energía oceánica tiene el potencial de proporcionar una cantidad sustancial de nueva energía renovable en todo el mundo.

Energía 100% renovable

Artículo principal: energía 100% renovable

El incentivo para utilizar energía 100% renovable, para la electricidad, el transporte o incluso el suministro total de energía primaria a nivel mundial, ha sido motivado por el calentamiento global y otras preocupaciones tanto ecológicas como económicas. El uso de energía renovable ha crecido mucho más rápido de lo que nadie anticipó. ^[118] El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático ha dicho que existen pocos límites tecnológicos fundamentales para la integración de una cartera de tecnologías de energía renovable para satisfacer la mayor parte de la demanda energética mundial total. ^[119] A nivel nacional, al menos 30 naciones de todo el mundo ya cuentan con energía renovable que contribuye con más del 20% del suministro de energía. Además, los profesores S. Pacala y Robert H. Socolowhan desarrollado una serie de " cuñas de estabilización " que pueden permitirnos mantener nuestra calidad de vida evitando al mismo tiempo un cambio climático catastrófico, y las "fuentes de energía renovable", en conjunto, constituyen el mayor número de sus "cuñas". ^[120]

Mark Z. Jacobson dice que producir toda la energía nueva con energía eólica , solar e hidroeléctrica para 2030 es factible y los acuerdos de suministro de energía existentes podrían reemplazarse para 2050. Se considera que las barreras para implementar el plan de energía renovable son "principalmente sociales y políticas, ni tecnológico ni económico ". Jacobson dice que los costos de energía con un sistema eólico, solar y de agua deberían ser similares a los costos de energía actuales. ^[121]

De manera similar, en los Estados Unidos, el Consejo Nacional de Investigación independiente ha señalado que "existen suficientes recursos renovables nacionales para permitir que la electricidad renovable desempeñe un papel importante en la generación futura de electricidad y así ayudar a enfrentar los problemas relacionados con el cambio climático, la seguridad energética y la escalada de los costos de energía… La energía renovable es una opción atractiva porque los recursos renovables disponibles en los Estados Unidos, tomados en conjunto, pueden suministrar cantidades significativamente mayores de electricidad que la demanda interna total actual o proyectada ". . ^[122]

Los críticos del enfoque de "energía 100% renovable" incluyen a Vaclav Smil y James E. Hansen . Smil y Hansen están preocupados por la producción variable de energía solar y eólica, pero Amory Lovins argumenta que la red eléctrica puede hacer frente, al igual que rutinariamente respalda las plantas nucleares y de carbón que no funcionan con las que funcionan. ^[123]

Google gastó $ 30 millones en su proyecto RE <C para desarrollar energía renovable y evitar un cambio climático catastrófico. El proyecto se canceló después de concluir que en el mejor de los casos para avances rápidos en energía renovable solo se podrían producir emisiones un 55 por ciento por debajo de las proyecciones de combustibles fósiles para 2050. ^[124]

Mayor eficiencia energética

Una lámpara fluorescente compacta integrada de tipo espiral , que ha sido popular entre los consumidores de América del Norte desde su introducción a mediados de la década de 1990 ^[125]

Artículo principal: uso eficiente de la energía

Aunque aumentar la eficiencia del uso de la energía no es un desarrollo energético en sí mismo, puede considerarse bajo el tema del desarrollo energético, ya que hace que las fuentes de energía existentes estén disponibles para realizar el trabajo. ^{[126] : 22}

El uso eficiente de la energía reduce la cantidad de energía necesaria para proporcionar productos y servicios. Por ejemplo, aislar una casa permite que un edificio utilice menos energía de calefacción y refrigeración para mantener una temperatura agradable. La instalación de lámparas fluorescentes o tragaluces naturales reduce la cantidad de energía necesaria para la iluminación en comparación con las bombillas incandescentes . Las luces fluorescentes compactas utilizan dos tercios menos de energía y pueden durar de 6 a 10 veces más que las luces incandescentes. Las mejoras en la eficiencia energética se logran con mayor frecuencia mediante la adopción de una tecnología o un proceso de producción eficientes. ^[127]

Reducir el uso de energía puede ahorrar dinero a los consumidores, si el ahorro de energía compensa el costo de una tecnología de eficiencia energética. La reducción del uso de energía reduce las emisiones. Según la Agencia Internacional de Energía , la mejora de la eficiencia energética en los edificios , los procesos industriales y el transporte podría reducir las necesidades energéticas del mundo en 2050 en un tercio y ayudar a controlar las emisiones globales de gases de efecto invernadero. ^[128]

Se dice que la eficiencia energética y las energías renovables son los pilares gemelos de la política energética sostenible. ^[129] En muchos países también se considera que la eficiencia energética tiene un beneficio para la seguridad nacional porque puede utilizarse para reducir el nivel de importaciones de energía de países extranjeros y puede ralentizar el ritmo al que se agotan los recursos energéticos nacionales.

Se ha descubierto "que para los países de la OCDE, la energía eólica, geotérmica, hidroeléctrica y nuclear tienen las tasas de riesgo más bajas entre las fuentes de energía en producción". ^[130]

Transmisión

Una sección elevada del oleoducto de Alaska

Si bien las nuevas tecnologías rara vez descubren o hacen posibles nuevas fuentes de energía , la tecnología de distribución evoluciona continuamente. ^[131] El uso de pilas de combustible en automóviles, por ejemplo, es una tecnología de entrega anticipada. ^{[132] En} esta sección se presentan las diversas tecnologías de suministro que han sido importantes para el desarrollo energético histórico. Todos ellos dependen, en cierto modo, de las fuentes de energía enumeradas en la sección anterior.

Envíos y oleoductos

Ver también: Transporte por tubería

El carbón , el petróleo y sus derivados se entregan por barco, ferrocarril o carretera. El petróleo y el gas natural también se pueden suministrar por tubería , y el carbón a través de una tubería de pulpa . Los combustibles como la gasolina y el GLP también pueden enviarse por avión . Las tuberías de gas natural deben mantener una cierta presión mínima para funcionar correctamente. Los mayores costos de transporte y almacenamiento de etanol suelen ser prohibitivos. ^[133]

Transferencia de energía por cable

Red eléctrica : las torres y los cables distribuyen la energía

Artículo principal: Red eléctrica

Las redes eléctricas son las redes que se utilizan para transmitir y distribuir energía desde la fuente de producción hasta el usuario final, cuando las dos pueden estar a cientos de kilómetros de distancia. Las fuentes incluyen plantas de generación eléctrica como un reactor nuclear , una central eléctrica de carbón, etc. Se utiliza una combinación de subestaciones y líneas de transmisión para mantener un flujo constante de electricidad. Las redes pueden sufrir apagones y caídas de voltaje transitorios , a menudo debido a daños climáticos. Durante ciertos eventos climáticos espaciales extremos, el viento solar puede interferir con las transmisiones. Las rejillas también tienen una capacidad de carga predefinidao carga que no se puede exceder con seguridad. Cuando los requisitos de energía exceden lo disponible, las fallas son inevitables. Para evitar problemas, se raciona la energía.

Los países industrializados como Canadá, EE . UU . Y Australia se encuentran entre los mayores consumidores de electricidad per cápita del mundo, lo que es posible gracias a una red de distribución eléctrica generalizada. La red de EE. UU. Es una de las más avanzadas, aunque el mantenimiento de la infraestructura se está convirtiendo en un problema. CurrentEnergy proporciona una descripción general en tiempo real del suministro y la demanda de electricidad de California , Texas y el noreste de los EE. UU. Los países africanos con redes eléctricas a pequeña escala tienen un consumo de electricidad per cápita anual correspondientemente bajo. Una de las redes eléctricas más poderosas del mundo suministra energía al estado de Queensland , Australia.

Transferencia de energía inalámbrica

La transferencia de energía inalámbrica es un proceso mediante el cual la energía eléctrica se transmite desde una fuente de energía a una carga eléctrica que no tiene una fuente de energía incorporada, sin el uso de cables de interconexión. La tecnología disponible actualmente se limita a distancias cortas y un nivel de potencia relativamente bajo.

Los colectores de energía solar en órbita requerirían una transmisión inalámbrica de energía a la Tierra. El método propuesto implica la creación de un gran haz de ondas de radio de frecuencia de microondas, que estaría dirigido a un sitio de antena colectora en la Tierra. Existen formidables desafíos técnicos para garantizar la seguridad y la rentabilidad de dicho esquema.

Almacenamiento

La central eléctrica de Ffestiniog en Gales , Reino Unido. La hidroelectricidad de almacenamiento por bombeo (PSH) se utiliza para el almacenamiento de energía en la red .

Artículos principales: Almacenamiento de energía y Lista de proyectos de almacenamiento de energía.

El almacenamiento de energía se logra mediante dispositivos o medios físicos que almacenan energía para realizar una operación útil en un momento posterior. Un dispositivo que almacena energía a veces se denomina acumulador .

Todas las formas de energía son energía potencial (por ejemplo , energía química , gravitacional , eléctrica , diferencial de temperatura, calor latente , etc.) o energía cinética (por ejemplo, momento ). Algunas tecnologías proporcionan solo almacenamiento de energía a corto plazo, y otras pueden ser a muy largo plazo, como la energía para gas utilizando hidrógeno o metano y el almacenamiento de calor o frío entre estaciones opuestas en acuíferos profundos o lecho rocoso. Un reloj de cuerda almacena energía potencial (en este caso mecánica, en la tensión del resorte), una bateríaalmacena energía química fácilmente convertible para operar un teléfono móvil, y una represa hidroeléctrica almacena energía en un depósito como energía potencial gravitacional . Los tanques de almacenamiento de hielo almacenan hielo ( energía térmica en forma de calor latente) durante la noche para satisfacer la demanda máxima de refrigeración. Los combustibles fósiles como el carbón y la gasolina almacenan energía antigua derivada de la luz solar por organismos que luego murieron, quedaron enterrados y con el tiempo se convirtieron en estos combustibles. Incluso los alimentos (que se elaboran mediante el mismo proceso que los combustibles fósiles) son una forma de energía almacenada en forma química .

Historia

Generadores de energía pasados ​​y presentes en Doel , Bélgica: el molino de viento del siglo XVII Scheldemolen y la central nuclear de Doel del siglo XX

Desde la prehistoria, cuando la humanidad descubrió el fuego para calentar y asar alimentos, pasando por la Edad Media en la que las poblaciones construyeron molinos de viento para moler el trigo, hasta la era moderna en la que las naciones pueden obtener electricidad dividiendo el átomo. El hombre ha buscado incesantemente fuentes de energía.

Excepto la nuclear, geotérmica y mareomotriz , todas las demás fuentes de energía provienen del aislamiento solar actual o de restos fósiles de vida vegetal y animal que dependían de la luz solar. En última instancia, la energía solar en sí es el resultado de la fusión nuclear del Sol . La energía geotérmica de la roca endurecida y caliente sobre el magma del núcleo de la Tierra es el resultado de la desintegración de los materiales radiactivos presentes debajo de la corteza terrestre, y la fisión nuclear se basa en la fisión artificial de elementos radiactivos pesados ​​en la corteza terrestre; en ambos casos estos elementos se produjeron en explosiones de supernovas antes de la formación del sistema solar.

Desde el comienzo de la Revolución Industrial , la cuestión del futuro de los suministros energéticos ha sido de interés. En 1865, William Stanley Jevons publicó The Coal Question en el que vio que las reservas de carbón se estaban agotando y que el petróleo era un reemplazo ineficaz. En 1914, la Oficina de Minas de EE . UU. Declaró que la producción total era de 5.700 millones de barriles (910.000.000 m ³ ). En 1956, el geofísico M. King Hubbert deduce que la producción de petróleo de Estados Unidos alcanzaría su punto máximo entre 1965 y 1970 y que la producción de petróleo alcanzará su punto máximo "dentro de medio siglo" sobre la base de datos de 1956. En 1989, pico predicho por Colin Campbell ^[134]En 2004, la OPEP estimó que, con inversiones sustanciales, casi duplicaría la producción de petróleo para 2025 ^[135]

Sostenibilidad

Consumo de energía de 1989 a 1999

Ver también: Mitigación del cambio climático y precio del carbono

El movimiento ambiental ha enfatizado la sostenibilidad del uso y desarrollo de la energía. ^[136] La energía renovable es sostenible en su producción; la oferta disponible no disminuirá en el futuro previsible: millones o miles de millones de años. La "sostenibilidad" también se refiere a la capacidad del medio ambiente para hacer frente a los productos de desecho, especialmente la contaminación del aire . En este punto se mencionan las fuentes que no tienen productos de desecho directos (como la energía eólica, solar e hidroeléctrica). Con el aumento de la demanda mundial de energía, aumenta la necesidad de adoptar diversas fuentes de energía. Conservación de energíaes un proceso alternativo o complementario al desarrollo energético. Reduce la demanda de energía usándola de manera eficiente.

Resiliencia

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Ver también: Resiliencia (desambiguación)

Consumo de energía per cápita (2001). Los tonos rojos indican aumento, los tonos verdes disminución del consumo durante la década de 1990.

Algunos observadores sostienen que la idea de " independencia energética " es un concepto poco realista y opaco. ^[137] La oferta alternativa de "resiliencia energética" es un objetivo alineado con la realidad económica, de seguridad y energética. La noción de resiliencia en energía se detalló en el libro de 1982 Brittle Power : Energy Strategy for National Security . ^[138]Los autores argumentaron que el simple cambio a la energía doméstica no sería inherentemente seguro porque la verdadera debilidad es la infraestructura energética a menudo interdependiente y vulnerable de un país. Los aspectos clave, como las líneas de gas y la red de energía eléctrica, a menudo están centralizados y son fácilmente susceptibles de sufrir interrupciones. Concluyen que un "suministro de energía resiliente" es necesario tanto para la seguridad nacional como para el medio ambiente. Recomiendan centrarse en la eficiencia energética y las energías renovables descentralizadas. ^[139]

En 2008, el ex presidente y director ejecutivo de Intel Corporation , Andrew Grove, se centró en la resiliencia energética, argumentando que la independencia total es inviable dado el mercado mundial de la energía. ^[140] Describe la resiliencia energética como la capacidad de adaptarse a las interrupciones en el suministro de energía. Con ese fin, sugiere que Estados Unidos haga un mayor uso de la electricidad. ^[141]La electricidad se puede producir a partir de diversas fuentes. Un suministro de energía diverso se verá menos afectado por la interrupción del suministro de cualquier fuente. Razona que otra característica de la electrificación es que la electricidad es "pegajosa", lo que significa que la electricidad producida en los Estados Unidos debe permanecer allí porque no puede transportarse al extranjero. Según Grove, un aspecto clave del avance de la electrificación y la resiliencia energética será la conversión de la flota automotriz de EE. UU. De gasolina a eléctrica. Esto, a su vez, requerirá la modernización y expansión de la red eléctrica. Como han señalado organizaciones como The Reform Institute , los avances asociados con el desarrollo de la red inteligente facilitarían la capacidad de la red para absorber vehículos.en masa conectándose a él para cargar sus baterías. ^[142]

Presente y futuro

Perspectivas: consumo mundial de energía por combustible (en 2011) ^[143]
   Combustibles líquidos incl. Biocombustibles    Carbón    Gas natural
   Combustibles renovables    Combustibles nucleares

Mayor participación en el consumo de energía de los países en desarrollo ^[144]
   Naciones industrializadas
   Naciones en desarrollo
   EE / ex Unión Soviética

Las extrapolaciones del conocimiento actual al futuro ofrecen una variedad de futuros energéticos. ^{[145] Las} predicciones son paralelas a la hipótesis de la catástrofe de Malthus. Numerosos son los escenarios basados ​​en modelos complejos , como fue pionero en Limits to Growth . Los enfoques de modelización ofrecen formas de analizar diversas estrategias y, con suerte, encontrar un camino hacia el desarrollo rápido y sostenible de la humanidad. Las crisis energéticas a corto plazo también son motivo de preocupación para el desarrollo energético. Las extrapolaciones carecen de verosimilitud, especialmente cuando predicen un aumento continuo en el consumo de petróleo. ^{[ cita requerida ]}

La producción de energía suele requerir una inversión energética. La perforación en busca de petróleo o la construcción de una planta de energía eólica requiere energía. Los recursos de combustibles fósiles que quedan son a menudo cada vez más difíciles de extraer y convertir. Por tanto, pueden requerir inversiones energéticas cada vez mayores. Si la inversión es mayor que el valor de la energía producida por el recurso, ya no es una fuente de energía eficaz. Estos recursos ya no son una fuente de energía, pero pueden explotarse para obtener valor como materias primas. La nueva tecnología puede reducir la inversión energética necesaria para extraer y convertir los recursos, aunque, en última instancia, la física básica establece límites que no pueden superarse.

Entre 1950 y 1984, cuando la Revolución Verde transformó la agricultura en todo el mundo, la producción mundial de cereales aumentó en un 250%. La energía para la Revolución Verde fue proporcionada por combustibles fósiles en forma de fertilizantes (gas natural), pesticidas (aceite) e irrigación alimentada con hidrocarburos . ^[146] El pico de la producción mundial de hidrocarburos ( pico del petróleo ) puede dar lugar a cambios importantes y exigir métodos de producción sostenibles. ^[147] Una visión de un futuro energético sostenible involucra a todas las estructuras humanas en la superficie de la tierra (es decir, edificios, vehículos y carreteras) haciendola fotosíntesis artificial (que usa la luz solar para dividir el agua como fuente de hidrógeno y absorbe dióxido de carbono para producir fertilizante) de manera más eficiente que las plantas. ^[148]

Con la actividad económica de la industria espacial contemporánea ^{[149] [150]} y los vuelos espaciales privados conexos , con las industrias manufactureras , que entran en la órbita de la Tierra o más allá, llevarlos a esas regiones requerirá un mayor desarrollo energético. ^{[151] [152] Los} investigadores han contemplado la energía solar basada en el espacio para recolectar energía solar para su uso en la Tierra. La energía solar basada en el espacio se ha estado investigando desde principios de la década de 1970. La energía solar basada en el espacio requeriría la construcción de estructuras colectoras en el espacio. La ventaja sobre la energía solar basada en tierra es una mayor intensidad de luz y no hay clima que interrumpa la recolección de energía.

Ver también

Política

Política energética , Política energética de Estados Unidos , Política energética de China , Política energética de India , Política energética de la Unión Europea , Política energética del Reino Unido , Política energética de Rusia , Política energética de Brasil , Política energética de Canadá , Energía política de la Unión Soviética , liberalización y privatización de la industria energética (Tailandia)

General

Almacenamiento de energía térmica estacional ( interestacional almacenamiento de energía térmica ), la corriente inducida geomagnéticamente , cosecha de energía

Materia prima

Materia prima , Biomaterial , Commodity , Ciencia de materiales , Reciclaje , Upcycling , Downcycling

Otro

Energía nuclear basada en torio , Lista de oleoductos , Lista de gasoductos , Conversión de energía térmica oceánica , Crecimiento de la energía fotovoltaica

Referencias y citas

Notas

Citas

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Revistas

• Fuentes de energía, Parte A: Recuperación, utilización y efectos ambientales
• Fuentes de energía, Parte B: Economía, planificación y políticas
• Revista Internacional de Energía Verde

Enlaces externos

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con el desarrollo energético .

• Proyectos prioritarios de energías renovables de la Oficina de Gestión de Tierras de 2012
• Energypedia - wiki sobre energías renovables en el contexto de la cooperación al desarrollo
• Costos ocultos para la salud y el medio ambiente de la producción y el consumo de energía en EE. UU.
• Calculadora interactiva de energía renovable RECaBS REcalculator : compare la energía renovable con las fuentes de energía convencionales
• IEA-ECES - Agencia Internacional de Energía - Programa de Conservación de Energía a través de Conservación de Energía.
• IEA HPT TCP - Agencia Internacional de Energía - Programa de colaboración tecnológica sobre tecnologías de bombeo de calor.
• IEA-SHC - Agencia Internacional de Energía - Programa de calefacción y refrigeración solar.
• SDH - Plataforma de calefacción de distrito solar. (Unión Europea)