Un sistema de energía es un sistema diseñado principalmente para suministrar servicios de energía a los usuarios finales . [1] : 941 Desde un punto de vista estructural, el Quinto Informe de Evaluación del IPCC define un sistema energético como "todos los componentes relacionados con la producción, conversión, entrega y uso de energía". [2] : 1261 El campo de la economía energética incluye los mercados energéticos y trata un sistema energético como los sistemas técnicos y económicos que satisfacen la demanda de energía de los consumidores en forma de calor , combustibles yelectricidad . [1] : 941
Las dos primeras definiciones permiten medidas del lado de la demanda, incluida la iluminación natural , el aislamiento de edificios modernizados y el diseño de edificios con energía solar pasiva , así como factores socioeconómicos, como aspectos de la gestión de la demanda de energía e incluso el teletrabajo , mientras que la tercera no lo hace. El tercero tampoco explica la economía informal en biomasa tradicional que es significativa en muchos países en desarrollo . [3]
El análisis de sistemas energéticos abarca así las disciplinas de la ingeniería y la economía . [4] : 1 Fusionar ideas de ambas áreas para formar una descripción coherente, particularmente cuando se trata de dinámicas macroeconómicas , es un desafío. [5] [6]
El concepto de un sistema de energía está evolucionando a medida que entran en servicio nuevas regulaciones, tecnologías y prácticas, por ejemplo, el comercio de emisiones , el desarrollo de redes inteligentes y el mayor uso de la gestión de la demanda de energía , respectivamente.
Tratamiento
Desde una perspectiva estructural, un sistema de energía es como cualquier sistema general y está formado por un conjunto de componentes que interactúan, ubicados dentro de un entorno. [7] Estos componentes derivan de ideas encontradas en ingeniería y economía . Desde una perspectiva de proceso, un sistema energético "consiste en un conjunto integrado de actividades técnicas y económicas que operan dentro de un marco social complejo". [4] : 423 La identificación de los componentes y comportamientos de un sistema energético depende de las circunstancias, el propósito del análisis y las preguntas bajo investigación. El concepto de sistema energético es, por tanto, una abstracción que suele preceder a alguna forma de investigación por ordenador, como la construcción y el uso de un modelo energético adecuado . [8]
Visto en términos de ingeniería, un sistema de energía se presta a la representación como una red de flujo : los vértices se asignan a componentes de ingeniería como centrales eléctricas y tuberías y los bordes se asignan a las interfaces entre estos componentes. Este enfoque permite que las colecciones de componentes similares o adyacentes se agreguen y se traten como una sola para simplificar el modelo. Una vez descritos así , se pueden aplicar algoritmos de red de flujo, como flujo de costo mínimo . [9] Los componentes en sí pueden tratarse como simples sistemas dinámicos por derecho propio. [1]
Por el contrario, los modelos económicos relativamente puros pueden adoptar un enfoque sectorial con solo detalles de ingeniería limitados. Las categorías de sector y subsector publicadas por la Agencia Internacional de Energía se utilizan a menudo como base para este análisis. Un estudio de 2009 del sector de la energía residencial del Reino Unido contrasta el uso del modelo Markal rico en tecnología con varios modelos de inventario de viviendas sectoriales del Reino Unido. [10]
Las estadísticas internacionales de energía suelen desglosarse por operador, sector y subsector, y país. [11] Los portadores de energía ( también conocidos como productos energéticos) se clasifican además como energía primaria y energía secundaria (o intermedia) y, a veces, energía final (o de uso final). Los conjuntos de datos de energía publicados normalmente se ajustan para que sean coherentes internamente, lo que significa que todas las existencias y flujos de energía deben equilibrarse . La IEA publica regularmente estadísticas y balances energéticos con diferentes niveles de detalle y costo y también ofrece proyecciones a mediano plazo basadas en estos datos. [12] [13] La noción de portador de energía, tal como se utiliza en la economía de la energía , es distinta y diferente de la definición de energía utilizada en física.
Los sistemas de energía pueden variar en alcance, desde local, municipal, nacional y regional, hasta global, dependiendo de los problemas que se investiguen. Los investigadores pueden incluir o no medidas del lado de la demanda dentro de su definición de un sistema energético. El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático ( IPCC ) lo hace, por ejemplo, pero cubre estas medidas en capítulos separados sobre transporte, edificios, industria y agricultura. [a] [2] : 1261 [14] : 516
Las decisiones de consumo e inversión de los hogares también pueden incluirse en el ámbito de un sistema energético. Tales consideraciones no son comunes porque el comportamiento del consumidor es difícil de caracterizar, pero la tendencia es incluir factores humanos en los modelos. La toma de decisiones en el hogar puede representarse utilizando técnicas de racionalidad limitada y comportamiento basado en agentes . [15] La Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS) defiende específicamente que "se debe prestar más atención a incorporar consideraciones de comportamiento distintas del comportamiento impulsado por los precios y los ingresos en los modelos económicos [del sistema energético]". [16] : 6
Servicios energéticos
El concepto de servicio de energía es central, particularmente cuando se define el propósito de un sistema de energía:
Es importante darse cuenta de que el uso de la energía no es un fin en sí mismo, sino que siempre está dirigido a satisfacer las necesidades y deseos humanos. Los servicios energéticos son los fines para los que el sistema energético proporciona los medios. [1] : 941
Los servicios energéticos pueden definirse como comodidades que se proporcionan mediante el consumo de energía o que podrían haberse suministrado de esta manera. [17] : 2 Más explícitamente:
Siempre que sea posible, la demanda debería definirse en términos de prestación de servicios energéticos, caracterizada por una intensidad adecuada [b] , por ejemplo, la temperatura del aire en el caso de la calefacción de espacios o los niveles de lux para la iluminación . Este enfoque facilita un conjunto mucho mayor de respuestas potenciales a la cuestión del suministro, incluido el uso de técnicas energéticamente pasivas, por ejemplo, aislamiento mejorado y luz natural . [18] : 156
Una consideración de los servicios de energía per cápita y cómo dichos servicios contribuyen al bienestar humano y la calidad de vida individual es primordial para el debate sobre la energía sostenible . Las personas que viven en regiones pobres con bajos niveles de consumo de servicios energéticos se beneficiarían claramente de un mayor consumo, pero no ocurre lo mismo en general para aquellas con altos niveles de consumo. [19]
La noción de servicios energéticos ha dado lugar a empresas de servicios energéticos (ESCo) que contratan la prestación de servicios energéticos a un cliente por un período prolongado. Entonces, la ESCo es libre de elegir los mejores medios para hacerlo, incluidas las inversiones en el rendimiento térmico y el equipo HVAC de los edificios en cuestión. [20]
ISO 13600, 13601, 13602 sobre sistemas técnicos de energía
ISO 13600 , ISO 13601 e ISO 13602 forman un conjunto de estándares internacionales que cubren los sistemas técnicos de energía (TES). [21] [22] [23] [24] Aunque se retiraron antes de 2016, estos documentos proporcionan definiciones útiles y un marco para formalizar dichos sistemas. Las normas describen un sistema energético dividido en sectores de oferta y demanda, vinculados por el flujo de productos energéticos negociables (o productos energéticos). Cada sector tiene un conjunto de insumos y productos, algunos subproductos intencionales y otros dañinos. Los sectores pueden dividirse en subsectores, cada uno de los cuales cumple un propósito específico. En última instancia, el sector de la demanda está presente para suministrar servicios basados en material energético a los consumidores (ver servicios de energía ).
Ver también
- Control de volumen : un concepto de la mecánica y la termodinámica
- Sistema de energía eléctrica : una red de componentes eléctricos que se utilizan para generar, transferir y utilizar energía eléctrica.
- Portador de energía : también conocido como producto energético, vector energético, producto energético y material energético.
- Desarrollo energético : el esfuerzo por proporcionar a las sociedades suficiente energía bajo un impacto social y ambiental reducido.
- Economía de la energía : el campo de la economía que se ocupa de la oferta y la demanda de energía.
- Modelado energético : el proceso de construcción de modelos informáticos de sistemas energéticos
- Industria de la energía : el lado de la oferta del sector energético
- Modelo matemático : la representación de un sistema usando matemáticas y, a menudo, resuelto usando computadoras.
- Programación orientada a objetos : un paradigma de programación de computadoras adecuado para la representación de sistemas de energía como redes.
- Ciencia de redes : el estudio de redes complejas
- Bases de datos de sistemas de energía abiertos : proyectos de bases de datos que recopilan, limpian y vuelven a publicar conjuntos de datos relacionados con la energía
- Modelos de sistemas de energía abiertos : una revisión de los modelos de sistemas de energía que también son de código abierto
- Diagrama de Sankey : se utiliza para mostrar los flujos de energía a través de un sistema.
- Sistema - tratamiento general
Notas
- ^ El capítulo del IPCC sobre agricultura se titula: Agricultura, silvicultura y otros usos de la tierra (AFOLU).
- ^ El término intensidad se refiere a cantidades que no se escalan con el tamaño del componente. Ver propiedades intensivas y extensivas .
Referencias
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