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Profesor:
                                           Alumnas:




INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN   Páginá 1
1. SUMARIO ........................................................................................................ 4
2. GLOSARIO DE ACRÓNIMOS ................................................................... 5
3. LISTA DE TABLAS ......................................................................................... 7
4. LISTA DE FIGURAS ....................................................................................... 8
5. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 9
      5.1       LA ATMÓSFERA ................................................................................. 9
      5.2       LA RADIACIÓN .................................................................................. 11
      5.3       EL EFECTO INVERNADERO NATURAL ..................................... 13
      5.4       EL OZONO ........................................................................................... 16
            5.4.1 LA CAPA DE OZONO .............................................................. 18
            5.4.2 DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO .....................                                            20
            5.4.3 SUSTANCIAS QUE AGOTAN EL OZONO .......................                                           22
6. EL CAMBIO CLIMÁTICO ........................................................................... 27
      6.1       EL CAMBIO CLIMÁTICO Y SUS EFECTOS ............................. 28
      6.2       CAUSAS DEL CAMBIO CLIMÁTICO ........................................ 32
            6.2.1 EMISIONES DE DIÓXIDO DE CARBONO ...................... 32
            6.2.2 DEFORESTACIÓN ..................................................................... 38
7. EL CICLO DEL CARBONO ........................................................................... 41
         7.1. SUMIDEROS DE CARBONO ..................................................... 42
             7.1.1 LA FOTOSÍNTESIS .................................................................. 42
             7.1.2 DIFUSIÓN HACIA LOS OCÉANOS ................................. 45
8. EL PROTOCOLO DE KIOTO ....................................................................... 46
         8.1 MERCADO DE CO2 ...................................................................... 49
9. LA ENERGÍA EN GALICIA: PASADO Y PRESENTE .......................... 54
10. CONCEPTOS PREVIOS SOBRE LA ELECTRICIDAD ......................... 59
         10.1. POTENCIA ELÉCTRICA ................................................................. 59
         10.2. CÓMO SE MIDE LA ENERGÍA .................................................. 60
         10.3. CONSUMO DE ENERGÍA EN EL MUNDO ......................... 62
         10.4. CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA EN ESPAÑA ............ 63

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11. LA ENERGÍA SOLAR ...........................................................................................     66
         11.1 EL EFECTO FOTOELÉCTRICO ...........................................................                    67
         11.2 TIPOS DE ENERGÍA SOLAR .............................................................                   69
12. DESCRIPCIÓN DEL INSTITUTO ...................................................................                   73
13. LA RADIACIÓN SOLAR ...................................................................................          79
14. CONSUMO ELÉCTRICO DEL INSTITUTO ................................................                                85
15. INSTALACIÓN PLACAS SOLARES ..............................................................                       93
16. BLIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 100




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1. SUMARIO

Nos hemos decidido por este trabajo por el interés que tenían un grupo
de alumnas en el ahorro energético, en concreto en el ahorro eléctrico. A
veces se hace un mal uso de la electricidad, se dejan bombillas encendidas
de manera innecesaria, no se fijan en la categoría energética de algunos
equipos electrónicos, etc. Esto hizo que profundizásemos en el consumo
eléctrico del instituto, que se promocionasen recomendaciones para aho-
rrar energía y de ahí pasamos a hacer un estudio más exhaustivo. La posi-
bilidad de ser autónomos en la producción eléctrica. Con un cambio de
mentalidad y con el apoyo de las instituciones educativas, demostraremos
que la inversión en energías renovables es rentable. La semana pasada, la
Comisión Europea realizaba un diagnóstico sobre el sector eléctrico espa-
ñol, y lamentaba el parón de las ayudas a las energías limpias y pedía una
simplificación de los complejos procedimientos de autorización y planifica-
ción al desarrollo de las energías renovables.

Con este trabajo, queremos aportar nuestro grano de arena al impulso de
las energías renovables. Es una lástima que en un momento de máximo
desarrollo de la tecnología de las energías renovables, no se siga apostan-
do decididamente por ellas.




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2. GLOSARIO DE ACRÓNIMOS


CFC: Cloro-Fluoro-Carbonos, moléculas con multitud de usos industriales
que alteran la proporción de ozono en la estratosfera.
CMNUCC: Convención Marco de la Naciones Unidas sobre el Cambio
Climático.
H: constante de Planck.
HFC: Hidrofluorocarbonos.
IDAE: Instituto para la Diversificación y el Ahorro de Energía.


FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM): Se denomina fuerza electromotriz a la
energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que
suministre corriente eléctrica.


KTEP: es la cantidad de energía que producirían mil toneladas de petróleo
al quemarse. La unidad es el Tep, una tonelada.

KW/h: unidad de energía derivada, donde el vatio (W) es unidad de
potencia.


                            1 Kw · h = 3 600 000 J
Exiten otras equivalencias en vatios (W):
Kilovatio        1.000 W                      103 W
Megavatio        1.000.000 W                  106 W
Gigavatio        1.000.000.000 W              109 W
Teravatio        1.000.000.000.000.000 W      1012 W
Petavatio        1.000.000.000.000.000 W      1015 W
PEC: Perfluorocarbonos.
PPM: partes por millón.


INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN      Páginá 5
PVGIS: Photovoltaic Geographical Information System, Sistema actualizado
por el Instituto de Energía y Transporte de la Unión Europea.
RCE: Reducción Certificada de Emisiones.
UCA: Unidad de Cantidad Atribuída.
UD: Unidad Dobson, es la relación estándar de expresar la concentración
de una columna de ozono en la atmósfera.
URE: Unidad de Reducción de Emisiones.
UV: radiación ultravioleta, una forma de energía radiante proveniente del
sol.
V: frecuencia de la radiación.




INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN      Páginá 6
3. LISTA DE TABLAS
Tabla 1: Gases qeu componen la atmósfera ........................................................ 9
Tabla 2: Gases de invernadero más importantes .............................................. 14
Tabla 3: Sustancias que agotan el ozono ............................................................. 24
Tabla 4: Fuegos y superficie quemada en los últimos 10 años en Galicia 39

Tabla 5 : Inventario de Gases de Efecto Invernadero de España ………… 48

Tabla 6: Inventario de Gases Efecto Invernadero en Galicia ………………… 49
Tabla 7: Consumo energético en España en 2011 y variación con el
año anterior ......................................................................................................................... 63
Tabla 8 : Consumo eléctrico doméstico ................................................................. 64
Tabla 9: Irradiancia en el instituto en el mes de mayo y enero ................ 81
Tabla 10: Producción energía eléctrica zona de despachos ........................ 96

Tabla 11: Producción energía eléctrica zona de aulas ................................... 98




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4. LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Capas de la atmósfera ............................................................................... 11
Figura 2: El espectro electromagnético ................................................................. 12
Figura 3: Proceso del efecto invernadero ............................................................. 14
Figura 4: Columna de ozono DU el 19 de mayo de 2012 .,....................... 20
Gráfico 5: Déficit de masa de ozono (millones de toneladas) sobre
la Antártida .......................................................................................................................... 21
Gráfico 6: Predicción de las precipitaciones para Galicia en el s XXI ....... 30
Gráfico 7: Predicción de la temperatura máxima para Galicia en el s XXI 31
Gráfico 8: Concentración de CO2 en el mundo ………………………………………. 34
Gráfico 9: acumulación de CO2 en los últimos años ……………………………… 35
Gráfico 10: la tasa media anual de dióxido de carbono de crecimiento
en el Observatorio de Manua Loa ............................................................................. 37
Gráfico 11: emisión de CO2 a la atmósfera por cada familia en España
en los últimos 20 años ……………………………………………………………………………. 38
Gráfico 12: El ciclo del carbono ……………………………………………………………... 41
Gráfico 13: Fases de la fotosíntesis ........................................................................... 43
Gráfico 14: Energía procedente del sol ................................................................... 62
Gráfico 15: Fuentes de energía mundiales en el año 2009 ........................... 63
Gráfica 16: Consumo de energía final por sectores .......................................... 65
Gráfica 17: esquema de funcionamiento de una celda solar ………………… 71
Gráfico 18: Irradiación solar y potencial solar eléctrico en España .......... 80
Gráfica 19: Irradiancia en el instituto en el mes de enero ........................... 83
Gráfica 20: Irradiancia en el instituto en el mes de mayo ........................... 83
Gráfico 21: Colocación de las placas en la zona de despachos ................ 94
Gráfico 22: Colocación de las placas en la zona de aulas ........................... 94




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5. INTRODUCCIÓN



        5.1     LA ATMÓSFERA


El clima está cambiando por la manera en que se vive actualmente, en
especial en los países más ricos y económicamente desarrollados, entre los
que figuran los de la Unión Europea. Las centrales que producen energía
para que haya electricidad y calefacción en nuestros hogares, los coches,
motos, barcos y aviones que utilizamos, las fábricas que producen los
artículos que compramos, la agricultura que nos da de comer: todos estos
elementos contribuyen a cambiar el clima.


Nuestra atmósfera es una envoltura gaseosa que rodea la tierra. Los gases
que forman la atmósfera son:


                                          % (en vol)
              Nitrógeno                      78.08
              Oxígeno                        20.95
              Argón                          0.93
              Dióxido de Carbono             0.036
              Tabla 1: Gases que componen la atmósfera
Está compuesta principalmente por nitrógeno (N2) y oxígeno (O2)
molecular, con pequeñas cantidades de otros gases, como vapor de agua
(H2O) y dióxido de carbono (CO2). Aunque nuestra atmósfera tiene un
espesor de varias centenas de kilómetros, cerca del 99 % de su masa
gaseosa se encuentra dentrode los primeros 30 kilómetros.
En la atmósfera existe un balance entre la salida (destrucción) y entrada
(producción) de estos gases.
En este trabajo se va a hablar sobre todo del dióxido de carbono, un
componente natural de la atmósfera, ocupa alrededor del 0,036 % del
INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN       Páginá 9
volumen del aire, lo que es un pequeño pero importante porcentaje. Entra
a la atmósfera sobre todo por la degradación de la materia vegetal, pero
también lo hace por las erupciones volcánicas, la respiración de los seres
vivos y, como veremos más adelante, por actividades humanas, como el
uso de combustibles y la deforestación.
El dióxido de carbono es removido de la atmósfera por los procesos de
fotosíntesis. Los océanos actúan como reservorios enormes de dióxido de
carbono, debido a que el fitoplancton lo fija en sus células. Este gas, que
se disuelve directamente en el agua superficial, se mezcla “hacia abajo” y
circula hasta las grandes profundidades. Se estima que los océanos
almacenan más de 50 veces el dióxido de carbono presente en la
atmósfera.
Es importante conocer las capas de la atmósfera (ver gráfico 1), para saber
dónde se encuentra el ozono (O3) y entender el efecto invernadero. La
troposfera es la capa más próxima a la superficie terrestre y donde
suceden los fenómenos meteorológicos.
La segunda capa es la estratosfera y a medida que se sube, la temperatura
aumenta. Este aumento de temperatura es provocado por el ozono que
abosrbe la luz peligrosa del sol y la convierte en calor.
La mesosfera es la tercera capa y la temperatura disminuye a medida
     que se sube, como sucede en la troposfera.
La termosfera es la cuarta capa y el aire es muy tenue y la temperatura
cambia con la actividad del sol. Si el sol está activo, las temperaturas en la
atmósfera pueden llegar a 1500º C.




INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN         Páginá 10
Gráfico 1: capas de la atmósfera
 Fuente:   http://vegamediaciencias.blogspot.com.es/2011/04/capas-de-la-atmosfera.html


            5.2    LA RADIACIÓN


La energía proveniente del Sol se llama energía radiante o radiación.
Podemos describir la radiación electromagnética como una onda eléctrica
y magnética que se propaga de manera similar a las ondas que se mueven,
por ejemplo, sobre la superficie de un lago. Una onda de cualquier tipo de
radiación electromagnética (como la luz o las radiaciones ultravioleta o
infrarroja o los rayos X) se mueve a una velocidad fija c, conocida como
"velocidad de la luz", que en el vacío es de 300.000 km/s. La onda consiste
de una serie de crestas y depresiones. La distancia entre dos crestas (o
depresiones) se llama longitud de onda y generalmente se indica con la
letra griega λ (lambda).


INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN                  Páginá 11
El rango total de tipos de radiación electromagnética que difieren por sus
longitudes de onda constituyen el espectro electromagnético. Las
longitudes de onda en el rango visible se miden típicamente en
nanómetros (nm). Un nanómetro es la mil millonésima (10-9) parte del
metro. La radiación visible, o luz visible, posee un rango relativamente
angosto de longitudes de onda, entre 400 y 700 nm. Dentro de este rango,
el color de la luz dependerá de su longitud de onda. La longitud de onda
visible más larga aparece ante nuestros ojos como roja, mientras que la
más corta se registra como azul o violeta.




        Gráfico 2: El espectro electromagnético
      Fuente: library.thinkquest.org



Alrededor del 40 % de la energía del Sol es emitida en longitudes de onda
más largas que el límite visible de 700 nm que constituyen la radiación
infrarroja (IR). Las ondas infrarrojas tienen longitudes de onda entre 1.000
y 1.000.000 nm. En cambio, alrededor del 10 % de la energía del Sol es
emitida en longitudes de onda más cortas que las de la luz visible, que
constituyen la radiación ultravioleta (UV). Las longitudes de ondas
ultravioletas son las menores que 400 nm.


Es importante recordar que todas las cosas, sin importar su tamaño,
emiten radiación. El aire, nuestro cuerpo, una piedra, las plantas, la Tierra,

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN         Páginá 12
etc. La energía se origina por la rápida vibración de los billones de
electrones que componen cualquier objeto.
Cuanto más alta es la temperatura del objeto, más corta es la longitud de
onda de la radiación emitida. Por lo tanto, el sol se dice que emite
radiación de onda corta, mientras que la tierra emite radiación de onda
larga.


         5.3   EL EFECTO INVERNADERO NATURAL


Es necesario recordar que todos los objetos irradian energía pero también
la absorben.
Si un objeto irradia más energía que la que absorbe, se enfriará; si
absorbe más energía que la que emite, se calentará. Durante un día
soleado, la superficie terrestre se calienta porque absorbe más energía del
Sol y de la atmósfera que la que irradia, mientras que durante la noche la
superficie terrestre se enfría porque emite más energía que la que recibe.
Si la atmósfera no existiese, la superficie terrestre estaría en equilibrio de
radiación (la cantidad de energía que absorbe es igual a la que emite),
aunque la temperatura global promedio que resultaría de ese balance
sería de -18 °C, bastante diferente de la que se registra, que es de
alrededor de 15 °C.
Se   conoce    como    efecto   invernadero   la   acción      de   determinados
componentes de la atmósfera (gases de invernadero). Esa acción consiste
en la absorción de parte de la radiación infrarroja emitida por la superficie
terrestre y su irradiación devuelta hacia abajo.




INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN             Páginá 13
Gráfico 3: Proceso del efecto invernadero
          Fuente:   http://oni.escuelas.edu.ar/2009/GCBA/1496/efecto_invernadero.htm



Nombre y fórmula química                         Concentración (partes por millón)
Vapor de agua (H2O)                                0,1 (Polo Sur) - 40.000 (trópicos)
Dióxido de carbono (CO2)                                            375
Metano (CH4)                                                        1,7
Óxido nitroso (N2O)                                                 0,3
Ozono (O3)                                               0,01 (en la superficie)
Tabla 2: Gases de invernadero más improtantes
Fuente:   http://www.educaciencias.gov.ar/archivos/recursos/explora/CSNAT03.pdf


Los gases invernadero tienen la particularidad de realizar una absorción
"selectiva" de una porción de la radiación solar entrante, pues permiten
que la mayor parte de la radiación solar entrante (de onda corta) llegue a
la superficie terrestre, pero absorben una buena cantidad de la radiación

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN                       Páginá 14
infrarroja   terrestre   (de   onda   larga),   evitando   así   que   se    escape
rápidamente al espacio.
Por lo tanto, el efecto invernadero es un fenómeno natural, independiente
de las actividades humanas.
La mayor parte de los gases de efecto invernadero se generan de forma
natural. Sin embargo, a partir de la revolución industrial del siglo XVIII, las
sociedades humanas también los producen, y debido a ello sus
concentraciones en la atmósfera son más elevadas ahora que en los
últimos 420 000 años. De esta manera se intensifica el efecto invernadero,
ocasionando un aumento de las temperaturas en la Tierra: el cambio
climático.
El principal gas de invernadero generado por las actividades humanas es
el dióxido de carbono. Este gas representa el 75 % aproximadamente del
total de «emisiones de gases de efecto invernadero» en el mundo, es decir,
de todos los gases de efecto invernadero que se vierten a la atmósfera en
los vapores y humos procedentes de tubos de escape, chimeneas,
incendios y otras fuentes. El dióxido de carbono se libera principalmente al
quemar combustibles fósiles tales como el carbón, el petróleo o el gas
natural. Y los combustibles fósiles siguen siendo la fuente de energía más
utilizada: los quemamos para producir electricidad y calor y los utilizamos
como combustible en nuestros automóviles, buques y aviones.
La mayor parte de nosotros conocemos el dióxido de carbono (CO2) por
las bebidas gaseosas (las burbujas de estas bebidas y de la cerveza son
burbujas de CO2). También desempeña un papel importante en la
respiración: inspiramos oxígeno y expiramos dióxido de carbono, en tanto
que los árboles y las plantas absorben CO2 para producir oxígeno. Por este
motivo son tan importantes los bosques del planeta: contribuyen a
absorber parte del exceso de CO2 que estamos produciendo. Sin embargo,
se asiste a un proceso de deforestación —tala, desbroce y quema de los

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN                Páginá 15
bosques— en todos los continentes.
Otros gases de efecto invernadero generados por las actividades humanas
son el metano y el óxido nitroso. Forman parte de los gases invisibles
producidos por los vertederos, las explotaciones ganaderas, el cultivo del
arroz   y     determinados   métodos    agrícolas    de   fertilización.   También
fabricamos artificialmente algunos de los gases de efecto invernadero, los
llamados gases fluorados. Se utilizan en los sistemas de refrigeración y aire
acondicionado, pero acaban en la atmósfera si se producen fugas, o
cuando los aparatos no son objeto de un tratamiento adecuado al finalizar
su vida útil.


            5.4   EL OZONO (O3)

El ozono se encuentra de forma natural en la estratosfera, formando la
denomida capa de ozono. El ozono estratosférico se forma por acción de
la radiación ultravioleta, que disocia las moléculas de oxígeno molecular
(O2) en dos átomos, los cuales son altamente reactivos, pudiendo reaccio-
nar estos con otra molécula de O2 formándose el ozono. El ozono estra-
tosférico se destruye a su vez por acción de la propia radiación ultraviole-
ta. Se forma así un equilibrio dinámico en el que se forma y destruye
ozono. Así, el ozono actúa como un filtro que no deja pasar dicha radia-
ción perjudicial hasta la superficie de la Tierra.

Las reacciones químicas que se producen son las siguientes:

O + O2 + Catalizador -> O3 + catalizador OZOGÉNESIS

Una vez obtenida la molécula de ozono, recomienza el proceso cuando un
fotón impacta contra ésta revirtiendo la reacción:

O3 + UV ->O2 + O OZONÓLISIS



INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN               Páginá 16
La reacción fotoquímica simplificada sería la siguiente:



         3 O <-> 2 O + 2 O <-> 2 O
                2                  2                              3




El contenido total de ozono en la atmósfera se define a partir de la
cantidad de ese gas, contenida en una columna vertical de 1 cm2de base,
a valores de presión y temperatura estandard. Puede ser expresada en
unidades de presión y un valor típico de esa cantidad es del 0,3
atmósfera-centímetros. Un valor más frecuente es el que se expresa en
miliatmósferas/centímetros, lo que define a la UNIDAD DOBSON (UD). el
meteorólogo británico G.M.B. Dobson, en 1928 desarrolló un sencillo
espectrofotómetro que podía ser usado para medir el ozono estratosférico
desde la superficie terrestre. La UD corresponde, en promedio, a una
concentración aproximada a una parte por billón en volumen. La UD fue
nombrada en su honor.
Los valores usuales de ozono observados en la atmósfera, oscilan entre los
230 y 500 UD.


El ozono tiene una gran influencia sobre la biósfera por su eficiente
absorción de la radiación solar UV. Esta radiación se clasifica en UV-A
(longitudes de onda entre 320 y 400 nm), UV-B (entre 290 y 320 nm) y
UV-C (menos de 290 nm). Aunque los tres tipos de radiación pueden
dañar a los seres vivos, el efecto más perjudicial es el causado por la UV-C.
Afortunadamente, el ozono absorbe totalmente la radiación UV-C y
parcialmente las otras, por lo que sólo se recibe en superficie el 10 % de
la UV-B y el 90 % de la UV-A. Entre los daños que puede causar la
radiación UV-C está la promoción de mutaciones en los genes, que
pueden derivar en cánceres, enfermedades oculares e inmunodeficiencias.

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN          Páginá 17
Además, puede dañar el fitoplancton, base de la cadena alimentaria de la
vida en el mar.
                  5.4.1 LA CAPA DE OZONO


En el apartado de la atmósfera comentamos las capas que recubren la
tierra. Una de ellas, como se ve en el Gráfico 1 es la capa de ozono. Lo
cierto es que el ozono no está concentrado en un estrato, ni está situado
a una altura específica, si no que es un gas escaso que está muy diluido
en el aire y que, además, aparece desde el suelo hasta más allá de la
estratosfera.

Se denomina capa de ozono, u ozonosfera, a la zona de la estratosfera
terrestre que contiene una concentración relativamente alta de ozono.
"Relativamente alta" quiere decir unas pocas partículas por millón, mucho
más alta que las concentraciones en la atmósfera baja pero aún pequeña
comparada con la concentración de los principales componentes de la
atmósfera.

La capa de ozono fue descubierta en 1913 por los físicos franceses Charles
Fabry y Henri Buisson.

La vida en la Tierra ha sido protegida durante millares de años por una
capa de veneno vital en la atmósfera. Esta capa, compuesta de ozono,
sirve de escudo para proteger a la Tierra contra las dañinas radiaciones
ultravioletas del sol. La capa de ozono se encuentra en la estratosfera,
aproximadamente de 15 a 50 Km. sobre la superficie del planeta. En ella
se producen concentraciones de ozono de hasta 10 partes por millón. La
concentración del ozono estratosférico varía con la altura, pero nunca es
más de una cienmilésima de la atmósfera en que se encuentra.



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El ozono es un gas tan escaso que, si en un momento lo separásemos del
resto del aire y lo atrajésemos a ras de tierra, tendría solamente 3 mm de
espesor.

                    5.4.2 DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO

En   1974     los      investigadores   del     Departamento   de Química de
la Universidad de      California:   Sherwood    Rowland   y   Mario    Molina
expusieron en un estudio teórico, la seria amenaza para la Capa de Ozono
mundial que significaban los productos químicos sintéticos denominados:
"CLORO-FLUORO-CARBONOS" (CFC).

La disminución del 03 comenzó a ser detectada en la Antártica en 1977
por científicos de la British Antarctic Survey. Pero la duda sobre la certeza
de las mediciones siguió, hasta que se logró comprobar en 1985, que la
radiación UV perjudicial del Sol había aumentado 10 veces y que la Capa
de Ozono sobre la Antártica había disminuido en 40%.

El 16 de septiembre de 1987 nació el tratado conocido como el Protocolo
de Montreal sobre las Sustancias que agotan la Capa de Ozono firmado
por un grupo de países preocupados por resolver una crisis ambiental
alarmante a nivel mundial: el agotamiento de la capa protectora de ozono
que cubre la Tierra.

Así, se llegó a observar que el sector dañado cubría una zona subcircular,
donde se presentaba la delgadez máxima del 03 sobre la Antártica. A partir
de entonces se comenzó a hablar del "agujero" en la Capa de Ozono. Éste
se define como la superficie de la Tierra cubierta por el área en la cual la
concentración de ozono es inferior a 220 DU. El área más extensa que se
observó en años recientes abarcaba 25 millones de km2, que es casi el
doble de la superficie de la Antártida. Los valores promedio más bajos de

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN           Páginá 19
ozono total que se detectaron dentro del agujero a fines de septiembre
cayeron a menos de 100 DU.




Gráfico 4: Columna de ozono DU el 19 de mayo de 2012.
Fuente:http://www.gmesatmosphere.eu/d/services/gac/nrt/nrt_fields!Ozone!Total%20Colu

mn!00!Global!macc!od!enfo!nrt_fields!latest!!/




INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN               Páginá 20
Gráfico 5: Déficit de masa de ozono (millones de toneladas) sobre la Antártida en el
periodo 21-30 basado en el multi-sensor re-análisis (MSR) de la capa de ozono total
en el período 1979-2008.
Fuente: Multi sensor reanalysis of total ozone, R. J. van der A, M. A. F. Allaart, and H. J. Eskes




Pero, ¿por qué son tan dañinos lo CFC? La respuesta a esta pregunta se
encuentra en que los CFC son desintegrados por la acción de los rayos
UV, que cortan los enlaces químicos de sus componentes. De este modo
se liberan átomos de Cloro (Cl-), los considerados “ozonófagos”, e inme-
diatamente buscan una molécula de ozono. La primera reacción sería la
siguiente:

CFCl3 + UV ––––––––––––> Cl + CFCl2

Todos los átomos de cloro se desprenderían de las moléculas de CFC a
consecuencia de la descomposición fotoquímica. Entonces los átomos de
cloro formarían con el ozono monóxido de cloro y oxigeno molecular:

Cl- + 03 ––––––––––––> Cl 0 + 02
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Luego, el monóxido de Cloro vuelve a reaccionar con el oxígeno, resultan-
do cloro libre y oxígeno. El cloro libre continúa con la primera reacción en
forma encadenada.



Cl 0 + 02 ––––––––––––> Cl + O2


Los CFC son nocivos dado que son agentes de transporte de Cloro a la
Estratosfera y el daño persiste porque el elemento desaparece con mucha
lentitud. Cualquier sustancia que lleve halógenos reactivos a la estratosfera
reduce el ozono. Entre estas sustancias se encuentran compuestos
halogenados, como el cloroformo, tetrafloruro de carbono y el bromuro
de metilo.


Al nivel de la tierra, el ozono resulta peligroso para la salud: es uno de los
principales componentes del smog fotoquímico. Los caños de escape de
los automóviles y las emanaciones industriales, los vapores de gasolina y
los solventes químicos, al igual que otras fuentes naturales emiten NOx y
compuestos orgánicos volátiles (COV), contribuyen a formar el ozono. El
ozono a nivel de la tierra es el componente principal del smog. La luz
solar y el clima cálido causan la formación de ozono a nivel de la tierra en
concentraciones peligrosas en el aire.


5.4.3 SUSTANCIAS QUE AGOTAN EL OZONO


Los CFC se hicieron imprescindibles en nuestras vidas. Nos levantábamos
por la mañana de un colchón que contiene CFC y encendíamos un equipo
de aire acondicionado enfriado por CFC. El agua caliente del baño llegaba
desde un calentador aislado con una espuma conteniendo CFC y los

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aerosoles   de   desodorantes     y   fijadores    para    el   cabello   utilizaban
propelentes de CFC. Si sentíamos hambre, abríamos el refrigerador, cuyo
frío también se generaba gracias a los CFC. El bromuro de metilo es el
producto que se utilizó para cultivar esas tentadoras fresas, por no
mencionar muchos otros alimentos que consumimos a diario. Y así
podríamos seguir.
Desde que se descubrió el poder destructor de las sustancias que agotan
el Ozono (SAO), otras sustancias comenzaron a utilizarse en su lugar. En
algunos casos estos sustitutos son difíciles de conseguir o                 resultan
costosos, lo cual acarrea efectos no deseados o pueden no ser aplicables
para todos los casos.
En la siguietne tabla mostramos las sustancias destructoras de ozono más
comunes y sus sustitutos.


     USO                SAO           CARACTERÍSTICAS            ALTERNATIVAS
Refigreración    CFC           11, De    larga     vida,   no HFCs,
y           aire 12,113,      114, tóxicas, no corrosivas, hidrocarburos,
acondicionado 115                  no            inflamables. amoníaco, agua
                                   Versátiles.
                                   Pueden        permanecer
                                   en la atmósfera entre
                                   50 y 1700 años
                 HCFC 22, 123, Agotan la capa de HFCs,
                 124               ozono,        pero      en hidrocarburos,
                                   proporción        mucho amoníaco, agua
                                   menor
Aerosoles        CFC    11,    12, Ver anterior                 Tecnologías
                 114                                            alternativas:   aire
                                                                acondionado        a
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gas,        enfriadores
                                                             por absorción
Soplado       de Halones             Permanecen    en     la Agua, CO2, gases
espuma/                              atmósfera 65 años       inertes,        espuma,
espumas                                                      HFCs,            cetona
rígidas      para                                            fluorada
aislación
Control       de Bromuro         de Producto            para Sistemas
pestes,             metilo           fumigación y como integrados                  de
fumigación de                        desinfectante. Tardan control de pestes.
suelos                               8 meses aprox. Para Sustratos
                                     degradarse              artificiales.
                                                             Rotación              de
                                                             cultivos.
                                                             Fosfina,
                                                             cloropicrina, calor,
                                                             frío, CO2
Solventes           CFC        113, Ver características de Cambio                 por
(utilzados          HCFC     141b, CFC y HCFC                procesos secos o
para      limpiar 225                                        que     no      presican
partes        de 1,1,1                                       mantenimiento.
precisión)          ricloroetano                             Hidrocarburos
                                                             Hidrofluoreteres
                                                             (HEFs)
                                                             Tricloroetileno
                    Tetraclocruro    Toxico, bajo poder de Ver arriba
                    de carbono       disolución.
Tabla 3: Sustancias que agotan el ozono.
Los equipos de frío necesitan refrigerantes. Los agentes refrigerantes más
INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN                 Páginá 24
utilizados,cuando se liberan en el aire, destruyen moléculas de ozono, o
bien contribuyen al calentamiento de la atmósfera, o a ambas cosas.
Gracias al Protocolo de Montreal, la comunidad global ha eliminado casi
en su totalidad a los CFC, los productos químicos que causan el mayor
daño a la capa de ozono. Sus sustitutos más comunes, los HCFC, también
destruyen la capa de ozono, aunque en una proporción mucho menor.
Pero aun cuando el peligro de una cantidad dada de un gas HCFC es
menor que para la misma cantidad de CFC, el aumento en la cantidad
total utilizada en todo el mundo ha dado lugar a un acumulamiento de
HCFC que constituye una amenaza similar para la capa de ozono y el
clima. De acuerdo con el informe sobre evaluación de refrigeración del
PNUMA     de   2006,    el   almacenamiento     de    CFC    se   compone     de
aproximadamente      450.000    toneladas.    Los    HCFC,     que   forman   el
almacenamiento de refrigerantes más significativo en términos de cantidad,
se estiman en más de 1.500.000 toneladas, lo que representa un 60 % de
la cantidad total de refrigerantes en uso.


El bromuro de metilo se utiliza para fumigar suelos, inyectándose en el
suelo a una profundidad de 30 a 35 cm antes de sembrar. Este
procedimiento esteriliza el suelo de manera efectiva, eliminando a la
mayoría de los organismos existentes. Los cultivos de fresas y tomates son
los que más utilizan el bromuro de metilo. Otros cultivos para los cuales
se utiliza este pesticida como fumigante de suelos son pimientos, uvas,
nueces y parras. Cuando se lo utiliza para tratar productos básicos, se
inyecta el gas dentro de una cámara que contiene las mercancías,
típicamente flores cortadas, vegetales, frutas, pastas o arroz. El bromuro de
metilo también se utiliza en panaderías, molinos de harina y depósitos de
quesos. Los productos importados pueden ser tratados como parte de las
medidas de cuarentena o fitosanitarias de los países de destino

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(procedimiento conocido como aplicaciones de “cuarentena y pre-
embarque”). En cualquier aplicación, en última instancia, entre un 50% y
un 95% del gas entra en la atmósfera.


El óxido nitroso no está regulado por el Protocolo de Montreal, pero está
contemplado en el Protocolo de Kioto. Un efecto secundario no deseado
del Protocolo de Montreal en frenar las emisiones de los CFC es que el
N2O ahora puede desarrollar su potencial destructivo del ozono con
mayor eficacia. Las emisiones globales anuales se estiman en unos 2000
millones de toneladas de CO2 equivalente.
Limitar las emisiones produce un doble beneficio. El N2O representa casi el
8% de las emisiones de gases de efecto invernadero. Junto con las
crecientes concentraciones esto podría frenar la recuperación de la capa
de ozono.
Debido a que gran parte de la liberación de N 2O es difusa, limitarla será
mucho más difícil que simplemente controlar los procesos industriales. La
agricultura es una fuente creciente de emisiones de N2O. El uso
generalizado y a menudo poco controlado de los residuos animales como
fertilizante también causa emisiones sustanciales. La aplicación de dosis de
fertilizantes en función de la demanda y lo que el suelo puede absorber
reduce significativamente las emisiones de N2O y al mismo tiempo se
ocupa de los altos niveles de nitratos en el suministro del agua potable y
la eutrofización en los estuarios.




INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN        Páginá 26
6. EL CAMBIO CLIMÁTICO


El cambio climático ha comenzado ya. A lo largo del último siglo, la
temperatura media del planeta ha aumentado en 0,6 ºC, y la de Europa en
particular en casi 1 ºC. A nivel mundial, los cinco años más cálidos desde
que se conservan registros (es decir, desde alrededor de 1860, momento
en que empieza a disponerse de instrumentos capaces de medir las
temperaturas con suficiente precisión, han sido, por este orden: 1) 1998, 2)
2002, 3) 2003, 4) 2004, 5) 2001.
La tendencia al calentamiento se debe a la creciente cantidad de gases de
efecto invernadero emitida por las actividades humanas. Los climatólogos
prevén que esta tendencia se acelere, aumentando la temperatura media
del planeta entre 1,4 ºC y 5,8 ºC de aquí a 2100, y las temperaturas en
Europa entre 2 ºC y 6,3 ºC. Puede parecer que son aumentos de
temperatura muy pequeños. Pero baste recordar que durante la última
Edad de Hielo, que finalizó hace 11.500 años, la temperatura media del
planeta era inferior a la actual en solamente 5 ºC. Y, sin embargo, los
hielos polares cubrían gran parte de Europa. Unos pocos grados provocan
grandes variaciones en nuestro clima.
El actual cambio climático está incidiendo ya en Europa y en todo el
planeta. A largo plazo, podría incluso desencadenar grandes catástrofes,
tales como un rápido aumento del nivel del mar, inundaciones, grandes
tempestades y escasez de alimentos y agua en algunas partes del mundo.
El cambio climático afectará a todas las naciones, pero los países en
desarrollo son los más vulnerables, ya que a menudo dependen de
actividades sensibles al clima como la agricultura y no disponen de mucho
dinero para adaptarse a las consecuencias del cambio climático.


Por ejemplo, los científicos no saben exactamente en qué medida es

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sensible nuestro clima al aumento de las concentraciones de gases de
efecto   invernadero,     es   decir,   qué   concentraciones   son   las   que
desencadenan determinados cambios de temperatura. Esto depende
también de otros factores, como la contaminación atmosférica y la
formación de nubes. Por ello, los científicos efectúan simulaciones basadas
en distintos supuestos. También tienen que formular otras muchas
hipótesis, por ejemplo,
cuántos combustibles fósiles se quemarán en el futuro, cuántas personas
vivirán en la Tierra y cómo se desarrollarán las economías. Por este motivo,
todas las proyecciones referidas a la evolución futura del clima ofrecen un
intervalo de valores. En 1988, las Naciones Unidas crearon el Grupo
Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), que agrupa a miles
de científicos de todo el mundo. Su misión es evaluar la investigación y los
conocimientos actuales sobre el cambio climático y sus efectos y presentar
informes al respecto. Hasta el momento, el IPCC ha publicado tres
informes: en 1990, 1995 y 2001. Tras examinar todos los datos disponibles,
el IPCC ha llegado a la conclusión de que las concentraciones de gases de
efecto invernadero en la atmósfera se han incrementado principalmente
como resultado de las actividades humanas. El IPCC pronostica además
que las temperaturas aumentarán entre 1,4 ºC y 5,8 ºC de aquí a 2100.


6.1.   EL CAMBIO CLIMÁTICO Y SUS EFECTOS




• Los casquetes polares se están fundiendo. La superficie marina cubierta
por los hielos árticos en el Polo Norte ha disminuido en un 10 % en las
últimas décadas y el espesor del hielo por encima del agua en casi un
40 %. En el otro lado del mundo, la capa de hielo que cubre el continente
antártico se ha inestabilizado.

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• Los glaciares se están retirando. Es probable que el 75 % de los glaciares
de los Alpes suizos desaparezca de aquí a 2050. Los responsables de la
estación de esquí de Andermatt (Suiza) estudian la posibilidad de cubrir
durante el verano el glaciar Gurschen, una zona muy popular entre los
esquiadores, con una gigantesca hoja de plástico aislante para conseguir
que deje de fundirse y desplazarse.


• Al fundirse los casquetes de hielo, aumenta el nivel del mar. En el último
siglo este nivel ha aumentado ya en 10-25 cm (dependiendo de la medida)
y se teme que el aumento pueda alcanzar los 88 cm de aquí a 2100. De
ser así, se inundarían las islas y zonas costeras poco elevadas, tales como
las Maldivas, el delta del Nilo en Egipto y Bangladesh. En Europa, correrían
peligro unos 70 millones de habitantes de la costa.
Las aguas saladas podrían incluso alcanzar zonas alejadas del mar,
contaminando los suelos agrícolas y las fuentes del agua potable.


• Si se funde la enorme capa de hielo que cubre Groenlandia, cosa que
podría suceder a lo largo de los próximos pocos siglos, el nivel del mar
podría aumentar incluso en siete metros.


• El cambio climático da lugar a fenómenos meteorológicos extremos,
tales como tempestades, inundaciones, sequías y olas de calor. En la
última década, ha habido en el mundo tres veces más catástrofes naturales
de origen meteorológico —
principalmente inundaciones y huracanes— que en los años sesenta. Estas
catástrofes no sólo producen enormes daños, sino que hacen que
aumente el coste de los seguros.


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• El agua escasea ya en muchas regiones del mundo. Casi un quinto de la
población mundial, 1 200 millones de personas, no tiene acceso a agua
potable limpia. Si las temperaturas mundiales se incrementan en 2,5 ºC
por encima de los niveles preindustriales, es probable que entre 2 400 y 3
100 millones de personas más padezcan escasez de agua en todo el
mundo.




Gráfico 6: predicción de las precipitaciones para Galicia en el siglo XXI.
Fuente:
http://www.aemet.es/es/serviciosclimaticos/cambio_climat/result_graficos?w=0&opc1=gal&opc2=P&opc3
=Anual&img=0



Estas cuatro líneas evolutivas cualitativas proporcionan cuatro conjuntos de
escenarios negativos para las precipitaciones.
• Con un aumento de la temperatura de 2,5 ºC, 50 millones de personas
más podrían sumarse a los 850 millones que son víctimas actualmente de
hambre crónica. En Europa, el período de vegetación se ha alargado en 10
INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN                           Páginá 30
días entre 1982 y 1995. Aun cuando esto haya beneficiado a la agricultura
de la Europa septentrional, incluso en esta región empezarán a disminuir
las cosechas si las temperaturas llegan a situarse 2 ºC por encima de los
niveles preindustriales.




Gráfico 7: predicción de la temperatura máxima para Galicia en el siglo XXI.
Fuente:
http://www.aemet.es/es/serviciosclimaticos/cambio_climat/result_graficos?w=0&opc1=gal&opc2=P&opc3
=Anual&img=0



• Las enfermedades tropicales como el paludismo podrían expandirse al
hacerlo las zonas en que las condiciones climáticas son adecuadas para la
vida del mosquito que la transmite. Un aumento de la temperatura de 2
ºC pondría en peligro a 210 millones de personas más. A partir de 2070
aproximadamente, Europa podría experimentar una ola de calor similar a
la de 2003 cada dos años. El abrasador verano de 2003 contribuyó al


INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN                           Páginá 31
fallecimiento prematuro de 20 000 europeos, favoreció los grandes
incendios forestales del sur de Europa y ocasionó a la agricultura pérdidas
por valor de más de 10 000 millones de euros.
• Muchos animales y vegetales no podrán sobrevivir al cambio de
temperatura o tendrán que desplazarse a regiones con clima más
adecuado. Según un alarmante estudio, el cambio climático podría
significar la extinción de un tercio de las especies
de la Tierra de aquí a 2050. Los mamíferos y aves de las regiones frías,
como los osos polares, las focas, las morsas y los pingüinos, son
especialmente vulnerables. En las selvas amazónicas, los científicos han
observado que están prosperando, a expensas de los demás, los árboles
más grandes y de rápido crecimiento que absorben más CO2.
• A la larga, la generalización del cambio climático podría desencadenar
conflictos regionales, hambrunas y desplazamientos de refugiados al
escasear los alimentos, el agua y los recursos energéticos.
• Otra posibilidad catastrófica es la de que desaparezca la corriente del
Golfo, que transporta aguas cálidas hacia el norte del Atlántico, hipótesis
utilizada en la película de 2003 El día de mañana. Aun cuando sea
improbable que esto suceda en el presente siglo, los científicos coinciden
en que anularía la tendencia al calentamiento en la Europa septentrional y
produciría en esa zona un tiempo mucho más frío .




      6.2 CAUSAS DEL CAMBIO CLIMÁTICO


             6.2.1 EMISIONES DE CO2


Independientemente del papel industrial, todas nuestras actividades impli-
can emisión de C02: en el hecho de respirar, comer, mirar televisión, usar

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el ordenador, ya estamos liberando este gas a la atmósfera. El CO2 cobra
especial relevancia por su efecto sobre las condiciones climáticas del pla-
neta debido a que es un gas que permanece activo en la atmósfera du-
rante mucho tiempo. Así, por ejemplo, del CO2 emitido a la atmósfera, so-
bre el 50% tardará 30 años en desaparecer, un 30% permanecerá varios
siglos y el 20% restante durará varios millares de años.


Hoy en día despierta mucho interés los coches ecológicos, cohes “limpios”,
que contaminen poco. Se sabe que 1 litro de gasolina emite 2,4 kg de
CO2. ¿Cómo es posible?: la combustión de la gasolina es una reacción
química, en la que los hidrocarburos (compuestos de carbono, C e hidró-
geno, H+) de la gasolina se combinan con el oxígeno del aire para dar
CO2 y agua.


Por tanto, la ecuación del problema es:


  Kg de gasolina + Kg de oxígeno del aire = Kg de CO2 + Kg de agua


La suma no puede variar, es la misma: peso de gasolina + aire = peso de
CO2 + H2O, pero cada sumando puede ser diferente.
No tiene por qué ser Kg de gasolina = Kg de CO2, es más, no puede ser,
porque el peso atómico del carbono (C=12) es mas pequeño que el del
oxígeno (O=16), y mucho mas grande que el del hidrógeno (H=1)
Al ser la gasolina una mezcla de hidrocarburos (que solo tienen C y H) y
pasar todo el C de la gasolina a CO2, como el oxigeno (O2) tiene un peso
atómico mucho mayor que el del hidrogeno (H+), por fuerza tiene que
pesar más el CO2 producido que la gasolina original.




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Las siguientes cifras están expresadas en kilos de carbono equivalente, es
decir el peso de carbono que hay en un kilo de dióxido de carbono. Así,
se calcula que una familia tipo con un solo vehículo y considerando kilo-
metraje y el combustible usado, el consumo de gas, de luz y la cantidad
de residuos que se descartan, emite de 3.900 a 5000 kilos de CO 2 al año
en países desarrollados. Unos 1000 kilos de CO2 ocupan un espacio de
556 m3 a 25º C a presión estándar, para tener una idea un vaso olímpico
tiene aproximadamente 2500 m3 de agua.




Gráfico 8: Concentración de CO2 en el mundo.
Fuente: http://www.gmes-atmosphere.eu/d/services/gac/delayed/monthly_fields/


Las emisiones de un hogar pueden ser de hasta 5 toneladas de CO2.
Son responsables de estas emisiones el coche, electrodomésticos,
calefacción, aire acondicionado.




INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN             Páginá 34
Para ver la acumulación de CO2 en los últimos
                                  años mostramos los resultados del Manua Loa
                                  Observatory, en Hawaii:




Foto: casa de Amsterdam.




           Gráfico 9:   http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/




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No ha parado de crecer hasta alcanzar una cifra récord de 387 partes por
millón (ppm), lo que significa un crecimiento de casi el 40 % desde la
revolución industrial y la cifra más alta de los últimos 650.000 años. La
pequeñas variaciones que se producen repetidamente se deben a que las
concentraciones de CO2 disminuyen durante la primavera y verano. Esto se
debe a que las plantas durante el proceso de crecimiento absorben más
CO2 del que liberan al respirar. Durante el otoño y el invierno los árboles
empiezan a hibernar y dejan de funcionar como sumideros de CO 2.
Recordar que las plantas tropicales absorben CO2 durante todo el año. En
el Hemisferio Sur las estaciones son inversas, pero tiene una superficie
terrestre mucho menor, el efecto neto en todo el mundo es que las
plantas ofrecen un sumidero de CO2 mayor durante la primavera y el
verano que durante el otoño y el invierno.



El siguiente gráfico muestra la tasa media anual de dióxido de carbono de
crecimiento en el Observatorio de Manua Loa. Las líneas horizontales
sirven para ver los crecimientos decenales. La tasa media anual de
crecimiento de las emisiones de CO2 en un año determinado es la
diferencia de concentración entre el final de diciembre y principios de
enero de ese año.




INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN       Páginá 36
Gráfico 10:   http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/


Por detallar un ejemplo, anualmente, un automóvil por cada litro de com-
bustible quemado libera 2,5 kilos de CO2 y si en un año recorre 20 mil km,
esto significará dos toneladas de CO2 emitidas. Un ordenador produce
10,5 kilos, una lavadora 7,75 kilos, el frigorífico 6,3 kilos, el televisor 1,7
kilos y la calefacción a gas implica una emisión de 1.900 kilos de C02 a la
atmósfera anualmente. En Australia la emisión por casa por familia tipo, es
de 14 toneladas al año, en el Reino Unido es de 10 y en Estados Unidos
es de 20 toneladas. En España, la emisión de CO2 a la atmósfera por cada
familia en los últimos 20 años se muestra en la siguiente tabla:




INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN          Páginá 37
9
                                                                    7,95      7,93
 8                                                        7,61
                                                7,31                                 7,23
                                     6,92
 7      6,27               6,44
                  6,23
 6

 5

 4

 3

 2

 1

 0
                                            TONELADAS
                  Emisiones Toneladas desde 1992 hasta 2008, medidos cada dos años


Gráfico 11: Elaboración propia tomando datos del Banco Mundial


Siempre ha tenido un incremento regular, alcanzando un pico de emisión
de 7,93 toneladas en el 2006, disminuyendo en el 2008.


               6.2.2. DEFORESTACIÓN


La deforestación anual se calcula en 17 millones de hectáreas, lo que
significa una liberación de cerca de 1,8 billones de toneladas de carbono
por año; es decir, cerca del 20 % de las emisiones totales.
La vegetación asimila CO2 atmosférico por medio de la fotosíntesis al
formar carbohidratos y ganar volumen. Los árboles en particular, asimilan y
almacenan grandes cantidades de carbono durante toda su vida: un árbol
mediano en un año, es capaz de absorber 6 kilos de este gas. Los bosques
del mundo capturan y conservan más carbono que cualquier otro
ecosistema terrestre y participan con el 90 % del flujo anual de carbono
de la atmósfera y de la superficie de la tierra. Por ello, cuando se destruye
el bosque, entre 50 y 400 toneladas de C02 por hectárea pueden ser
liberadas a la atmósfera. Por otra parte, los incendios forestales y de

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pastizales constituyen también una fuente importante de CO2 atmosférico.


Como ejemplo, vamos a mostrar una tabla con el número de incendios y
la superficie quemada en Galicia en el último decenio.




                            INCENDIOS                                 SUPERFICIE (Ha)
               Nº             %      >25 %<1 Ha             SA              SR              ST
                              Ha
2001           9.985          0,90           72,80          4.014,27        14.339,32 18.353,59
2002           10.773         1,38           70,60          7.578,41        18.546,80 26.125,21
2003           8.553          1,43           73,10          4.946,05        14.873,65 19.819,70
2004           10.618         1,77           72,14          10.128,10 21.970,35 32.098,45
2005           11.973         2,32           72,47          22.131,48 35.320,74 57.452,22
2006           6.996          4,59           69,93          55.532,80 40.414,67 9.5947,47
2007           3.157          1,27           76,50          1.190,93        5.860,13        7.051,06
2008           2.546          1,34           72,03          998,73          5.337,60        6.335,80
2009           3.971          1,64           72,65          2.275,40        8.464,31        10.739,71
2010           3.853          2,54           75,68          3.031,07        11.515,72 14.546,76
Tabla 4: Fuegos y superficie quemada en los últimos 10 años.
Fuente: Plan para la prevención y defensa contra los incendios forestales de Galicia, Consellería de Media
Rural, Xunta de Galicia.



Según el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, Galicia
cuenta con 2.039.575 Ha de bosque. Estos datos están recogidos del
Tercer Inventario Forestal Nacional del 2001, por lo que habría que restarle
la superficie quemada en los últimos 9 años, 270.116,23 Ha, con lo que
tenemos que la superficie arbolada actualmente es de 1.769.458,77, un 14 %
menos.

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Foto: incendios en la localidad de Redondela.




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7. EL CICLO DEL CARBONO
Como ya hemos visto, el carbono es el cuarto elemento más abundante
en la Tierra, después del hidrógeno, helio y oxígeno. Es el pilar de la vida
que conocemos. Existen básicamente dos formas de carbono: orgánica
(presente en los organismos vivos y muertos, y en los descompuestos) y
otra inorgánica, presente en las rocas.
En el planeta Tierra, el carbono circula a través de los océanos, de la
atmósfera y de la superficie y en el interior terrestre, en un gran ciclo
biogeoquímico. Este ciclo puede ser dividido en dos: el ciclo lento o
geológico y el ciclo rápido o biológico. Este ciclo está constituído por
cuatro reservorios principales de carbono: la atmósfera, la biosfera
terrestre, los océanos y los sedimentos. Los movimientos anuales de
carbono entre reservorios ocurren debido a varios procesos químicos,
geológicos y biológicos.




Gráfico 12: El ciclo del carbono
Fuente: http://www.ciclodelcarbono.com/


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7.1 SUMIDEROS DE CARBONO
           7.1.1 LA FOTOSÍNTESIS


Las plantas tienen la capacidad de captar el CO2 atmosférico y mediante
procesos fotosintéticos metabolizarlo para la obtención de azúcares y
otros compuestos que requieren para el normal desarrollo          de su ciclo
vital. Podemos asegurar que las plantas, a través de la           fotosíntesis,
extraen el carbono de la atmósfera (en forma de CO2) y lo convierten en
biomasa. La biomasa al descomponerse se convierte en parte del suelo
(en forma de humus) o en CO2 (a través de la respiración de los
microorganismos que procesan la biomasa). La reacción química sería:


Dióxido de carbono (CO2) + Agua (H2O) + Energía           Glucosa (C6H12O6) +
Oxígeno (O2)


Los azúcares luego son convertidos en otras moléculas como fécula, grasa,
proteínas, enzímas y todas las demás moléculas presentes en las plantas
vivas. La fotosíntesis también libera oxígeno en la atmósfera, que las
plantas y los animales neesitan para respirar.


De manera más detallada, la fotosíntesis es un proceso que ocurre en dos
fases. La primera fase es un proceso que depende de la luz (reacciones
luminosas o de luz). Esta fase requiere la energía directa de la luz para
generar energía química y reductora que serán utilizadas en la segunda
fase. La fase independiente de la luz (fase de oscuridad), se realiza cuando
los productos de las reacciones de luz son utilizados para, a partir del CO 2,
formar enlaces covalentes carbono-carbono (C-C) de los carbohidratos
mediante el Ciclo de Calvin. Este proceso de la fotosíntesis se produce en

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los cloroplastos de las células.




Gráfico 13: Fases de la fotosíntesis.
Fuente: La fotosíntesis de J. A. Muñoz Molina.



En las reacciones de luz, la captación de energía                   luminosa por los
pigmentos que absorben la luz convirtiéndola en energía química (ATP) y
poder reductor (NADPH), requiere de una molécula de agua. Como
consecuencia, se libera O2 molecular. La ecuación general para esta
primera etapa de la fotosíntesis es por lo tanto la siguiente:


                                                 luz
AGUA + NADP+ + Pi + ADP                                OXIGENO + H+ + NADPH + ATP.
                                             ATP

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN                 Páginá 43
En la segunda fase de la fotosíntesis, los productos ricos en energía de la
primera fase, el NADPH y el ATP, se emplean como fuentes energéticas
para efectuar la reducción del CO2 y producir glucosa. Como consecuencia
se produce de nuevo ADP y NADP+. Esta segunda etapa de la fotosíntesis
se esquematiza en términos generales como:




CO2 + NADPH + H+ + ATP                     GLUCOSA + Pi + NADP++ ADP.
                                ADP


Esta reacción se lleva a cabo por reacciones químicas convencionales,
catalizadas por enzimas que no necesitan la luz. En las reacciones de
oscuridad, el CO2 de la atmósfera (o del agua en organismos fotosintéticos
acuáticos/marinos) es capturado y reducido por la adición de hidrógeno
(H+) para la formación de carbohidratos (CH2O). La incorporación del
dióxido de carbono en compuestos orgánicos, se conoce como fijación o
asimilación del carbono. La energía usada en el proceso proviene de la
primera fase de la fotosíntesis. Los seres vivos no pueden utilizar
directamente la energía luminosa, sin embargo, a través de una serie de
reacciones fotoquímicas, la pueden almacenar en la energía de los enlaces
CC de carbohidratos, que, más tarde, será liberada mediante los procesos
respiratorios u otros procesos metabólicos.


La fotosíntesis representa casi la mitad del carbono extraído de la
atmósfera. Las plantas terrestres toman la mayor parte del CO 2 del aire
que las rodea. A escala mundial se considera que la biosfera terrestre fija
cerca de 2.000.000 toneladas/año.
La tala de árboles y la quema de material vegetal que se aplican en los

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN       Páginá 44
procesos de    conversión de bosques a tierras agrícolas o ganaderas y,
también, en la explotación maderera, liberan el carbono acumulado en
las plantas y en el suelo y éste regresa a la atmósfera en forma de CO2.


        7.1.2 DIFUSIÓN HACIA LOS OCÉANOS
Existe otro proceso llamado difusión por el cual las moléculas de dióxido
de carbono se intercambian permanentemente entre la atmósfera y el
agua. La difusión de dióxido de carbono en los océanos representa casi la
mitad del carbono extraído de la atmósfera.

Las rocas sedimentarias como la creta y la piedra caliza contienen aproxi-
madamente 2000 veces más carbono del que hay en la superficie de la
Tierra. Del carbono "libre" restante, aproximadamente el 95% está en
nuestros océanos, principalmente como CO2 disuelto y como CaCO3 sólido
(carbonatos). Los carbonatos son producidos y "secuestrados" (son retira-
dos del agua) por organismos en el fondo del océano como mariscos, al-
gas y corales, y por fitoplancton y zooplancton. Esto se realiza directamen-
te a partir del CO2 disuelto en el agua, lo cual aumenta el pH (haciéndolo
menos ácido) en el proceso. La ecuación es:

CaO + CO2<-> CaCO3

El equilibrio de esta ecuación se ve afectado principalmente por la tempe-
ratura. El CaCO3"se disuelve" en agua fría, favoreciendo la generación de
CO2. No hay arrecifes de carbón en aguas frías. A la inversa, conforme la
temperatura del agua aumenta, el CO2 se combina con el CaO y se preci-
pita.

El CO2 en el agua integra un ácido débil: H2CO3, bajando el pH (y hacién-
dolo más ácido). Por lo tanto, al retirarse del agua para formar carbonato
de calcio, el pH aumenta.

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La "precipitación de carbonato" es la "nevada" constante de las conchas
de carbonato del plancton. El plancton captura CO2 en la superficie del
océano en sus conchas de carbonato, que se hunden al fondo del océano
cuando el organismo muere. Hay una determinada profundidad, denomi-
nada "profundidad de compensación" por debajo de la cual el carbonato
se vuelve a disolver en CO2 y CaO. Si pudiéramos ver las montañas subma-
rinas, se verían como las montañas de picos nevados que tenemos en la
tierra. Los carbonatos pueden finalmente acumularse para crear gruesas
capas de rocas sedimentarias sólidas como la creta y la piedra caliza. Estas
rocas muy probablemente retirarán carbono del ciclo durante millones o
incluso miles de millones de años, hasta que regresen a la superficie de la
Tierra para ser disueltas por los ríos y la lluvia, e ingresen nuevamente al
ciclo.

Las corrientes oceánicas finalmente traen el agua del fondo, rica en CO2, a
la superficie, donde el plancton la toma otra vez y fabrica más CaCO3. En-
tre más fría esté el agua, más CO2podrá tener.

La presión parcial del gas de CO2 en la atmósfera y en el agua deben estar
en equilibrio. Si hay demasiado CO2 en la atmósfera, el océano absorberá
más. Si la presión parcial de CO2 en el agua es más alta que en la atmós-
fera, el CO2 pasará del océano a la atmósfera y el pH del océano aumenta-
rá.

En resumen, los océanos tienen casi todo el carbono y determinan la con-
centración de CO2 en la atmósfera. El CO2 disuelto baja el pH, y la tempe-
ratura es el principal factor que determina si hay más carbonato o más
CO2 en el agua.




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8. EL PROTOCOLO DE KYOTO


El Protocolo de Kioto sobre el cambio climático es un protocolo de
la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático
(CMNUCC), y un acuerdo internacional que tiene por objetivo reducir las
emisiones     de    seis gases    de        efecto   invernadero que    causan
el calentamiento   global: dióxido     de    carbono (CO2),    gas metano (CH4)
y óxido nitroso (N2O), además de tres gases industriales fluorados: Hidro-
fluorocarbonos (HFC), Perfluorocarbonos (PFC) y Hexafluoruro de azu-
fre (SF6), en un porcentaje aproximado de al menos un 5%, dentro del pe-
riodo que va desde el año 2008 al 2012, en comparación a las emisiones
al año 1990. Por ejemplo, si las emisiones de estos gases en el año 1990
alcanzaban el 100%, para el año 2012 deberán de haberse reducido como
mínimo al 95%. Es preciso señalar que esto no significa que cada país de-
ba reducir sus emisiones de gases regulados en un 5% como mínimo, sino
que este es un porcentaje a nivel global y, por el contrario, cada país obli-
gado por Kioto tiene sus propios porcentajes de emisión que debe dismi-
nuir.

El protocolo fue inicialmente adoptado el 11 de diciembre de 1997 en
Kioto, Japón pero no entró en vigor hasta el 16 de febrero de 2005. En
noviembre de 2009, eran 187 estados los que ratificaron el protocolo. EE.
UU. mayor emisor de gases de invernadero mundial no ha ratificado el
protocolo.

La Unión Europea, como agente especialmente activo en la concreción del
Protocolo, se comprometió a reducir sus emisiones totales medias durante
el periodo 2008-2012 en un 8% respecto de las de 1990. No obstante, a
cada país se le otorgó un margen distinto en función de diversas variables
económicas y medioambientales según el principio de «reparto de la car-

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN           Páginá 47
ga», de manera que dicho reparto se acordó de la siguiente manera: Ale-
mania (-21%), Austria (-13%), Bélgica (-7,5%), Dinamarca ( -21%), Italia (-
6,5%), Luxemburgo (-28%), Países Bajos (-6%), Reino Unido (-12,5%), Fin-
landia (-2,6%), Francia (-1,9%), España (+15%), Grecia (+25%), Irlanda
(+13%), Portugal (+27%) y Suecia (+4%).



Año      1990     1991      1992     1993      1994     1995      1996     1997      1998     1999
Base
PK

289.77   282.82   290.51    297.89   286.19    302.64   314.26    306.83   328.57    338.71   366.71
3        1        3         8        6         6        6         0        0         3        6




2000     2001     2002      2003     2004      2005     2006      2007     2008      2009     2010

380.83   381.62   398.18    405.15   421.16    435.42   427.22    436.32   403.81    366.26   355.89
1        3        6         0        8         8        7         7        9         6        8


Tabla 5: Inventario de Gases de Efecto Invernadero de España (Cifras en kilotoneladas
de CO2-eq).

Fuente: Inventario de Gases de Efecto Invernadero de España. Ministerio de Agricultura, Alimentación y
Medio Ambiente.

Por su parte, España que, como vemos, se comprometió a aumentar sus
emisiones un máximo del 15% en relación al año base- se ha convertido
en el país miembro que menos posibilidades tiene de cumplir lo pactado.
Muestra de ello es la tendencia de los últimos años, con aumentos gra-
duales hasta alcanzar un aumento del 50 % en el año 2007.

En el caso de Galicia, la evolución ha sido la siguiente:




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Año       1990     1995     1996     1997     1998     1999     2000     2001     2002     2003
Base
PK

27.977    27.981   30.925   29.645   28.875   32.089   32.663   33.539   34.353   36.154   35.310




2004          2005           2006           2007         2008            2009        2010
36.377        35.159         33.856         35.051       29.742          27.564      26.083
Tabla 6: Inventario de Gases Efecto Invernadero en Galicia
            8.1 MERCADO DE CO2

A veces nos encontramos con noticias en prensa que nos pueden resultar
chocantes: “España gastó 770 millones de euros para poder emitir CO2” (La
Voz de Galicia 29/04/2012), “El mercado de CO2: negocio para las fábricas, ruina
para el Estado” El País 22/04/2012). ¿Se puede comprar CO2? ¿se están reduciendo
las emisiones de CO2? Estos son titulares aparecidos en prensa durante el mes de
abril. Para dar respuesta a estas preguntas, vamos a conocer la legislación que
regula actualmente la emisión de gases de efecto invernadero.

El protocolo de Kioto incluye dos principios básicos sobre los que reposa
el objetivo de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero:
primero, los objetivos de disminución son globales, por lo que no importa,
en principio, donde ocurra la reducción, y segundo, el objetivo de la
disminución ha de producirse de la manera más eficiente posible, con el
menor coste posible. Con esta lógica, existen dos mecanismos de
flexibilidad:

      El comercio internacional de emisiones, mediante el cual los países
         podrán adquirir o transferir parte de su cuota de emisión a otro país.



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 Mecanismos para un desarrollo limpio. Son unos mecanismos
     previstos para países desarrollados que inviertan en países en vías de
     desarrollo en proyectos tecnológicos de desarrollo sostenible. El país
     desarrollado añadirá a su cuota atribuida la reducción certificada de
     emisiones.

El protocolo de Kioto estableció unas emisiones de referencia, “Unidad de
Cantidad Atribuída” (UCA), de forma que cada uca corresponde a una
tonelada equivalente de CO2. permite a los países que poseen un
excedente de UCAs (prevén emitir por debajo de su objetivo) vender este
excedente a países que superen sus compromisos de reducción/limitación.

Dentro del segundo punto, para desarrollar proyectos limpios, se permite
la obtención de “Créditos de Reducción de Emisiones” que se contabilizan
a favor del país que los desarrolla, agregándose a su cantidad atribuida
(permiten elevar la cuota de emisión comprometida). Por cada tonelada de
CO2 equivalente que se reduce se expide una RCE (Reducción Certificada
de Emisiones) y se obtiene una URE (Unidad de Reducción de Emisiones).

Las emisiones para España son el resultado de la siguiente operación

            EMISIONES 2008-2012 ≤ UCAS+RCES+URES+UDAS

La norma jurídica de referencia es la Directiva 2003/87/CE del Parlamento
Europeo y del Consejo de 13 de octubre de 2003 por la que se establece
un régimen para el comercio de derechos de emisión de gases de efecto
invernadero en la Comunidad y por la que se modifica la Directiva
96/61/CE del Consejo.

El marco jurídico español está regulado por la Ley 1/2005, de 9 de marzo,
por la que se regula el régimen del comercio de derechos de emisión de


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gases de efecto invernadero.
En España, están sujetas a esta Ley unas 1130 empresas, clasificadas según
las siguientes actividades industriales:
    Instalaciones de combustión con una potencia térmica nominal
      superior a 20 MW,
    Instalaciones de calcinación o sinterización de minerales metálicos
      incluido el mineral sulfurado.
    Instalaciones para la producción de arrabio o de acero (fusión
      primaria o secundaria),
    Instalaciones de fabricación de cemento sin pulverizar en hornos
      rotatorios.
    con una producción superior a 500 toneladas diarias.
    Instalaciones de fabricación de vidrio incluida la fibra de vidrio, con
      una capacidad de
    fusión superior a 20 toneladas por día.
    Instalaciones para la fabricación de productos cerámicos mediante
      horneado, en particular de tejas, ladrillos, ladrillos refractarios,
      azulejos, gres ceramico o porcelanas,
    con una capacidad de producción superior a 75 toneladas por día.
    Instalaciones industriales destinadas a la fabricación de pasta de
      papel a partir de madera o de otras materias fibrosas.


Según esta Ley, Derecho de emisión es el derecho subjetivo a emitir,
desde una instalación incluida en el ámbito de aplicación de esta Ley, una
tonelada equivalente de dióxido de carbono, durante un periodo
determinado.


Se crea el Registro Nacional de Derechos de Emisión (RENADE), donde se
lleva el cómputo de quién está en posesión de los derechos de emisión a

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN        Páginá 51
medida que cambian de manos en el mercado. El sistema de registro
es
independiente de la actividad de comercio: tan sólo realiza las anotaciones
de las transacciones que involucran a las unidades (EUAs, RCEs y UREs).




Todas las empresas recibieron una asignación gratuita para emitir en el
periodo 2008 - 2012. Los cálculos se hicieron antes de la crisis, por lo que
la asignación era generosa y crecía con el tiempo. Lo que les faltara
debían comprarlo en el mercado, de forma que las plantas más eficientes
saldrían beneficiadas.
Lo que ocurrió es todo lo contrario. Las empresas han reducido sus
emisiones y, por ejemplo, el consumo de cemento acumula una caída en
cuatro años del 64% y ha vuelto a niveles de los años sesenta: 20,2
millones de toneladas frente a los 56 de 2007. Algo parecido ha ocurrido
con las ladrilleras, azulejeras, y en general todo el sector industrial y
especialmente el vinculado a la construcción.

Así, en 2008 la industria española (sin contar a las eléctricas) emitió 12,12
millones de toneladas menos que lo asignado (equivalente a 266 millones
de euros al precio medio al que estaba ese año la tonelada de CO 2). En
2009, el beneficio fue equivalente a 306 millones, 334,74 en 2010 y 371,6
en 2011. En total, la industria pesada ha obtenido unos 1.279 millones de
euros.

El Estado español se gastó 770 millones de euros en comprar derechos de
emisión de CO2 durante la legislatura 2008-2012, y se convirtió en el se-
gundo país, tras Japón, que más derechos de emisión de dióxido de car-
bono ha comprado debido al alto consumo energético de su transporte,
ciudadanos y hogares.

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN        Páginá 52
Según explicó en el Senado el ministro de Agricultura y Medio Ambiente,
Miguel Arias Cañete, el nueve de abril de 2012, “España ha invertido 770
millones de euros para adquirir 159 millones” de toneladas. Y de aquí
hasta 2014 aún tendría que comprar más de 105 millones de toneladas. El
ministro añadió: “Dependiendo de cómo fluctúe el precio de la tonelada,
tendríamos que disponer o de 450 millones de euros en el mejor
escenario, a cuatro euros, o de 850 millones.




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9.   LA ENERGIA EN GALICIA: PASADO Y PRESENTE
Energía es la capacidad para realizar un trabajo. Es importante tener en
cuenta que la energía ni se crea ni se destruye sólo se transforma. Por lo
que todos los procesos que manejan energía, involucran un cambio en la
forma en la que la energía se manifiesta.


La energía hidroeléctrica, que aprovecha los saltos de agua para producir
electricidad, es la única energía renovable de gran consumo. El coste de la
construcción   de     los   embalses   es   elevado,   pero     los    gastos      de
mantenimiento son reducidos. En el año 1910, el 14 % de la potencia
instalada estaba en Galicia. Pero fue entre los años 1941-1962 cuando la
potencia instalada se multiplicó por 38 gracias a la construcción de los
saltos hidroeléctricos. En los últimos años la potencia hidroeléctrica
instalada en Galicia supone un 21% del total del Estado español, el 67%
de ella en la provincia de Ourense. En la actualidad hay 36 centrales de
gran hidráulica con una potencia total instalada de 2.997 MW, que en el
año 2006 produjeron 608 ktep (el 4,4% de la energía primaria total y el
19,4% de la autóctona). La 100 centrales minihidráulicas gallegas
obtuvieron 70 ktep en el año 2006, que representa el 0,5% de la energía
primaria total y el 1,4% de la autóctona.


Durante    décadas,    Galicia   desempeñó     el   papel      de     gran    centro
suministrador de energía eléctrica para el resto de España gracias a su
gran potencial hidroeléctrico para, posteriormente, utilizar sus yacimientos
de carbón y poner en marcha las dos grandes centrales termoeléctricas de
As Pontes y Meirama. Esta gran capacidad excedentaria sirvió, en las
décadas de los años sesenta y setenta del pasado siglo, para que
empresas extremadamente intensivas en el uso de energía penetrasen en
el tejido industrial gallego, de lo que derivó un consumo energético

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN                 Páginá 54
proporcionalmente mayor al de otras zonas mucho más industrializadas.
En la actualidad, los yacimientos de carbón se hallan prácticamente
agotados, la importación de energía primaria aumenta y se asiste a una
expansión en la explotación de las energías renovables, en particular la
eólica.




En el período 2001-2005, Galicia importó como mínimo las tres cuartas
partes de energía del exterior. Es poco probable que esta situación cambie
en los próximos años; X. R. Doldán dice que presumiblemente el nivel de
autoabastecimiento irá disminuyendo. En el año 2006 se transformaron en
Galicia 13.731 ktep de energía primaria (energía final más las pérdidas de
energía que se producen en los procesos de transformación de la energía),
el 77,2% procedente de la importación, por lo que podemos hablar de
una clara dependencia energética en sus fuentes primarias.
La presencia de la planta de regasificación de Mugardos (A Coruña)
supondrá un incremento de las importaciones gallegas de energía primaria
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(en función de la capacidad de regasificación actual de 412.800 Nm3/h)
del orden de 3,6 bcm (3.612 ktep). El Plan Energético Gallego recoge como
objetivo un incremento del consumo de gas de 4,7 puntos, sustituyendo a
otros combustibles fósiles.
Otras energías importadas de menor importancia son la biomasa (en
forma de cereales y alcoholes para la generación de bioetanol) y las
importaciones de electricidad de otras comunidades autónomas o de
Portugal.
Dentro de la energía primaria autóctona, los lignitos pardos siguen
teniendo un peso destacable aunque en retroceso. Debido a su próximo
agotamiento las centrales térmicas situadas a pie de mina están siendo
transformadas para quemar hulla subbituminosa de importación con
menor índice de azufre, lo que permitirá al mismo tiempo mejorar los
rendimientos de los ciclos termodinámicos.


Debido a la composición de la energía primaria utilizada en Galicia, basada
sobre todo en combustibles fósiles, las pérdidas de su transformación a
una energía disponible (en forma de derivados del petróleo, calor o
electricidad) se elevan a 3.869 ktep, el 28,2% del total transformado,
cantidad que supera el total de la energía primaria de origen gallego.
Estas pérdidas, junto con las derivadas del transporte de energía
disponible, son ilustrativas de la ineficiencia del propio sistema energético
gallego y se manifiestan en gran parte en forma de contaminación
atmosférica.


Por lo que respecta a la energía del viento, hay que destacar su rápido
crecimiento dentro de la energía primaria gallega: de los 18 ktep
generados en el año 2001 se pasó en el 2006 a 491 ktep, situándose por
detrás de la hidráulica. El Plan Energético Gallego prevé una potencia total

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN        Páginá 56
autorizada de 6.500 MW en el año 2012, con una generación de
electricidad del orden de 16.250 GWh/año.


Otra fuente de energía tradicionalmente usada en Galicia es la biomasa. En
el año 2006 la biomasa aportaba 447 ktep de energía primaria gallega, el
3,3% de la energía primaria total transformada y el 14,2% de la de origen
gallego. El objetivo marcado en el PEG es incrementar en 50 MW el
parque de generación de electricidad a partir de residuos forestales y
subproductos de la primera y segunda transformación de la madera y del
biogás, con un incremento de generación de 350 GWh/año (30,1 ktep) de
electricidad.


Por lo que respecta a la energía solar, en el año 2006 había instalados
15.427 m2 de paneles solares térmicos, estableciéndose unos objetivos
para el 2012 en el PEG de 120.000 m2 en paneles, con una generación de
calor asociada del orden de 6 ktep de energía final para consumo. En solar
fotovoltaica se pretende un aumento considerable pasando de los 2 MWp
instalados a finales del año 2006 a 25 MWp en el horizonte del 2012, con
una generación asociada de 27,5 GWh/año.


Considerando que algo más del 85% de la energía primaria transformada
en Galicia − mayoritariamente importada − es no renovable, podemos
calificar el sector energ ético gallego como un aut éntico devorador de
energ í a de alta entropía, con un elevado potencial contaminante, al
tiempo que ayuda a consolidar lazos de dependencia económica con el
exterior. En el año 2006 Galicia disponía del 10,9% de la potencia eléctrica
instalada en el Estado español. En términos de generación eléctrica, la
participación gallega dentro de la economía española es igualmente
relevante: el 9,9% de la generación eléctrica total, el 24% de la electricidad

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obtenida con renovables de todo el Estado y el 18,9% de la electricidad
generada con carbón.


La promoción en el uso de fuentes energéticas renovables de origen
autóctono es necesaria si queremos construir una alternativa energética
menos dependiente. Esto implica que las Administraciones responsables
deben educar en el ahorro y en la eficiencia energética; informar sobre
qué prácticas se pueden realizar en todos los sectores y dominios de la
vida; fomentar con regulación, ayudas y asesoramiento las mencionadas
prácticas; y comprometerse seriamente siendo ejemplares en su aplicación.
Por eso nos decidimos a realizar este estudio par ala instalación de una
planta de energía solar fotovoltaica y su rentabilidad.




Foto: panel solar parade un taller en Redondela.




INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN     Páginá 58
10. EL CONSUMO ELÉCTRICO


Para entender qué es la potencia eléctrica es necesario conocer
primeramente el concepto de “energía”, que no es más que la capacidad
que tiene un mecanismo o dispositivo eléctrico cualquiera para realizar un
trabajo.


Cuando conectamos un equipo o consumidor eléctrico a un circuito
alimentado por una fuente de fuerza electromotriz (FEM), como puede ser
una batería, la energía eléctrica que suministra fluye por el conductor,
permitiendo que, por ejemplo, una bombilla de alumbrado, transforme esa
energía en luz y calor, o un motor pueda mover una maquinaria.


De acuerdo con la definición de la física, “la energía ni se crea ni se
destruye, se transforma”. En el caso de la energía eléctrica esa
transformación se manifiesta en la obtención de luz, calor, frío, movimiento
(en un motor), o en otro trabajo útil que realice cualquier dispositivo
conectado a un circuito eléctrico cerrado.


La energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera, se mide en “joule”
y se representa con la letra “J”.




           10.1 POTENCIA ELÉCTRICA
Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía
fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el
depósito que lo contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg)
y se representa con la letra “P”.


INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN        Páginá 59
Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de
potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de
energía eléctrica.


La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se
representa con la letra “W”.


          10.2 CÓMO SE MIDE LA ENERGÍA


Cuando hablamos de energía solar o de energía eólica, o de cualquier tipo
de planta de energía, siempre se mencionan medidas de energía que son
habituales en el campo. Como por ejemplo tiene 6 Megavatios de
potencia, producirá 18 mil kilovatios hora, será suficiente para abastecer a
tantos miles de hogares. Pero ¿qué significa todo esto, cómo se mide?

Los vatios (W) son una medida utilizada tanto para la potencia de un
cierto aparato eléctrico, como para el consumo del mismo o la energía
que este desarrolla en el caso de las energías renovables. Si consume
mucho la medida es kilovatios (Kw), que equivale a mil vatios. Si es más
grande todavía, se mide en megavatios (MW), que es un millón de vatios
o mil kilovatios.

Por ejemplo la potencia de una turbina eólica puede ser de 2 a 15 MW.
¿Qué significa esto? Que lo máximo que pueden desarrollar en un
momento dado es de 2 a 15 megavatios de electricidad. O sea esto es el
máximo que se puede dar en la mejor hora del día. Otro ejemplo, una
central nuclear normal tiene una potencia de 1GW.

Cuando se habla de kilovatio hora (Kwh), se refiere la cantidad de energía
que se desarrolla durante una hora con una potencia de un kilovatio. O
sea que las turbinas eólicas de las que hablábamos antes de 2 a 15 MW

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN        Páginá 60
de potencia, podrían desarrollar de 2000 a 15000 kilovatios hora, esto en
su tope máximo, en la práctica generan bastante menos.

Otra forma de dar a conocer la potencia de una planta de energía es
hablado de megavatios año, que serían la potencia de la planta por 24 por
365. Estas medidas por lo general son picos máximos, y en la mayoría de
las ocasiones no se alcanzan esos picos.

Pero hasta aquí hablamos de lo que producen las plantas de energía, de
su potencia. ¿Qué medidas utilizan los consumidores?

Muchas veces se dice que tal huerto solar tiene una potencia tal y puede
alimentar a tantos hogares. ¿Cómo se sabe cuantos hogares se verán
beneficiados por esa energía?

Lo que se hace es sacar un promedio de consumo. Se mira cuantas
bombillas, televisores, aires acondicionados suelen tener las casas, y se
hace una estimación de lo que consume un hogar. Obviamente no es una
regla infalible, ya que no todos los electrodomésticos consumen lo mismo,
tampoco todas las lámparas, y no toda la gente hace el mismo uso de la
energía. Pero se considera que un hogar promedio, consume 363
kilovatios hora al mes, unos 4362 Kwh al año.

El problema con los medios es que suelen expresar el consumo de un
hogar tanto en semanas, meses, como años. Así que cuando se dice que
tanta potencia equivale a tantos hogares, hay que prestar atención a si
dicen “al consumo semanal de tantos hogares” o “consumo anual”, etc.




INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN     Páginá 61
10.3 CONSUMO DE ENERGÍA EN EL MUNDO




Gráfico 14: Energía procedente del sol.
Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Breakdown_of_the_incoming_solar_energy.svg



La Tierra recibe 174 petavatios (PW) de radiación solar desde la capa más
alta de la atmósfera. Aproximadamente el 30% es reflejada de vuelta al
espacio mientras que el resto es absorbida por las nubes, los océanos y
las masas terrestres. Realmente la energía que llega a la tierra es de 121,8
PW.
El consumo energético mundial total en 2009 fue aproximadamente de
138.900 TWh. Casi sería suficiente la energía que llega a la tierra en una hora para
abastecer todo el consumo mundial de un año. Es decir, la energia que
llega del sol a la tierra en una hora es del mismo orden que lo que se

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consume en la tierra en todo el año.
La energía que se consume en el mundo proviene de:



                           12,90%                                  Electricity
                                        17,30%
                                                                   Other
                                                         3,30%
                                                                   Coal
                    15,20%
                                             10,00%                Oil

                                                                   Natural GAS

                                                                   Bio fuels and
                               41,30%                              waste


Gráfico 15: fuentes de energía mundiales en el año 2009.
Fuente: Key World Energy Statistics.


       10.4 CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA EN ESPAÑA


En la siguiente tabla se observa el consumo de energía primaria en España
en el año 2011 y la variación que tuvo en relación con el año 2010. Vemos
que la energía solar fotovoltaica representa sólo 632 Ktep, el 0,48 % del
total. Dentro de las energía renovables, supera al biogás (246 Ktep), RSU
(174 Ktep) y geotérmica (17 Ktep).


                Boletín Anual. Datos actualizados con fecha 21 de mayo de 2012


                                                                    Δ
                         Unidad de medida: ktep TOTAL ESTRUCTURA 2011/10
                Carbón                        12.456             9,6%            74,1%
                Petróleo                      58.317             45,1%           -4,4%
                Gas Natural                   28.930             22,4%           -7,2%
                Nuclear                       15.024             11,6%           -7,0%
                Energías Renovables           14.962             11,6%           -1,2%
                Hidráulica                       2.631           2,0%            -27,6%
                Eólica                           3.644           2,8%            -4,1%

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Biomasa                            5.020           3,9%          3,5%
                         Biomasa Térmica                4.255           3,3%          6,0%
                         Biomasa Eléctrica              765             0,6%         -8,6%
                     Biogás                             246             0,2%         24,1%
                         Biogás Térmico                  36             0,03%        -8,5%
                         Biogás Eléctrico               210             0,2%         32,1%
                     RSU                                174             0,1%         -18,8%
                     Biocarburantes                     1.665           1,3%         17,8%
                     Geotérmica                          17             0,01%         6,6%
                     Solar                              1.565           1,2%         53,5%
                       Fotovoltaica                     632              0,5%         14,5%
                       Termoeléctrica                   733             0,57%        156,8%
                       Térmica                          201              0,2%          9,7%
                     Residuos no Renovables             174              0,1%        -18,8%
                     Saldo Eléctrico                    -524            -0,4%        -26,9%
                     CONSUMO E. PRIMARIA
                     2011                           129.339             100%         -0,6%
Tabla 7: Consumo energético en España en 2011 y variación con el año anterior.
Fuente: IDAE.




Para la siguiente tabla se eligieron los datos del IDAE, que considera que
un hogar medio en España consume cerca de 4.000 Kwh al año. En el caso
de un hogar que dispusiera de todos los equipos de suministro eléctricos,
el reparto medio sería el siguiente:

ILUMINACIÓN     FRIGORÍFICO       CALEFACCIÓN   TELEVISOR       VITRO            LAVADORA     PEQUEÑO
                                                                                              ELCTRODOMÉSTICO

18 %            18 %              15 %          10 %            9%               8%           4%


HORNO         AGUA           MICROONDAS      SECADORA       LAVAVAJILLAS        ORDENADOR      AIRE
              CALIENTE                                                                         ACONDICIONADO

4%            3%             2%              2%             2%                  1%             1%
Tabla 8: Consumo eléctrico doméstico.
Fuente: Guía práctica de la energía: consumo eficiente y responsable.



Para tener una idea más ajustada de lo que representa el consumo de
energía de los hogares, lo vamos a ver relacionado con el resto de

INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN                                          Páginá 64
sectores. Ocupa el tercer lugar en importancia con un 16,7 %, estando a la
cabeza de esta clasificación el consumo por el transporte, 40,2 % y en
segundo lugar el consumo de la industria, con un 30,4 %.



          45,00%
          40,00%

          35,00%
          30,00%
          25,00%

          20,00%
          15,00%

          10,00%
           5,00%
           0,00%
                   Tranporte   Industria   Hogar    Servicios   Agricultura

         Gráfica 16: consumo de energía final por sectores.




INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN                  Páginá 65
11. LA ENERGÍA SOLAR

La energía solar es un tipo de energía renovable que convierte la energía
del sol en otra forma de energía, como puede ser la energía eléctrica,
energía cinética, etc..

La energía proveniente del sol, puede ser transformada para adaptarla a
nuestras necesidades de consumo eléctrico o de consumo de calor. Para
ello, hay que utilizar dispositivos que transformen la energía del sol en
energía aprovechable por el hombre.

La energía solar es la más antigua de las energías en la Tierra, ya que la
han usado las plantas, desde que existen los primeros seres vivos, co-
mo fuente de energía para realizar la fotosíntesis. También, los primeros
humanos la usaron para calentarse y para cazar, ya que era, la energía so-
lar, la que les daba luz para poder ver los animales.

Las ventajas de la energía solar son innumerables, y se resumen en que es
una fuente de energía inagotable y limpia.

La energía solar como transformación en energía calorífica (energía solar
térmica), es decir, la conversión de la energía solar en calor, siempre ha
existido, dada la inmediatez de la transformación. Esto es porque, cual-
quier cuerpo expuesto directa o indirectamente a la radiación so-
lar aumenta su temperatura. Sin embargo, en los últimos años se ha desa-
rrollado mucho la tecnología solar térmica, y se puede aprovechar de for-
ma más eficiente. Los últimos avances solares en este campo, han dado
lugar a los colectores cilindroparabólicos, las torres solares de concentra-
ción, y a placas solares térmicas con alto rendimiento y bajos problemas
de mantenimiento.



INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN        Páginá 66
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Instalación de placas solares en el ies illa de san simón

  • 1. Profesor: Alumnas: INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 1
  • 2. 1. SUMARIO ........................................................................................................ 4 2. GLOSARIO DE ACRÓNIMOS ................................................................... 5 3. LISTA DE TABLAS ......................................................................................... 7 4. LISTA DE FIGURAS ....................................................................................... 8 5. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 9 5.1 LA ATMÓSFERA ................................................................................. 9 5.2 LA RADIACIÓN .................................................................................. 11 5.3 EL EFECTO INVERNADERO NATURAL ..................................... 13 5.4 EL OZONO ........................................................................................... 16 5.4.1 LA CAPA DE OZONO .............................................................. 18 5.4.2 DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO ..................... 20 5.4.3 SUSTANCIAS QUE AGOTAN EL OZONO ....................... 22 6. EL CAMBIO CLIMÁTICO ........................................................................... 27 6.1 EL CAMBIO CLIMÁTICO Y SUS EFECTOS ............................. 28 6.2 CAUSAS DEL CAMBIO CLIMÁTICO ........................................ 32 6.2.1 EMISIONES DE DIÓXIDO DE CARBONO ...................... 32 6.2.2 DEFORESTACIÓN ..................................................................... 38 7. EL CICLO DEL CARBONO ........................................................................... 41 7.1. SUMIDEROS DE CARBONO ..................................................... 42 7.1.1 LA FOTOSÍNTESIS .................................................................. 42 7.1.2 DIFUSIÓN HACIA LOS OCÉANOS ................................. 45 8. EL PROTOCOLO DE KIOTO ....................................................................... 46 8.1 MERCADO DE CO2 ...................................................................... 49 9. LA ENERGÍA EN GALICIA: PASADO Y PRESENTE .......................... 54 10. CONCEPTOS PREVIOS SOBRE LA ELECTRICIDAD ......................... 59 10.1. POTENCIA ELÉCTRICA ................................................................. 59 10.2. CÓMO SE MIDE LA ENERGÍA .................................................. 60 10.3. CONSUMO DE ENERGÍA EN EL MUNDO ......................... 62 10.4. CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA EN ESPAÑA ............ 63 INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 2
  • 3. 11. LA ENERGÍA SOLAR ........................................................................................... 66 11.1 EL EFECTO FOTOELÉCTRICO ........................................................... 67 11.2 TIPOS DE ENERGÍA SOLAR ............................................................. 69 12. DESCRIPCIÓN DEL INSTITUTO ................................................................... 73 13. LA RADIACIÓN SOLAR ................................................................................... 79 14. CONSUMO ELÉCTRICO DEL INSTITUTO ................................................ 85 15. INSTALACIÓN PLACAS SOLARES .............................................................. 93 16. BLIBLIOGRAFÍA .................................................................................................. 100 INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 3
  • 4. 1. SUMARIO Nos hemos decidido por este trabajo por el interés que tenían un grupo de alumnas en el ahorro energético, en concreto en el ahorro eléctrico. A veces se hace un mal uso de la electricidad, se dejan bombillas encendidas de manera innecesaria, no se fijan en la categoría energética de algunos equipos electrónicos, etc. Esto hizo que profundizásemos en el consumo eléctrico del instituto, que se promocionasen recomendaciones para aho- rrar energía y de ahí pasamos a hacer un estudio más exhaustivo. La posi- bilidad de ser autónomos en la producción eléctrica. Con un cambio de mentalidad y con el apoyo de las instituciones educativas, demostraremos que la inversión en energías renovables es rentable. La semana pasada, la Comisión Europea realizaba un diagnóstico sobre el sector eléctrico espa- ñol, y lamentaba el parón de las ayudas a las energías limpias y pedía una simplificación de los complejos procedimientos de autorización y planifica- ción al desarrollo de las energías renovables. Con este trabajo, queremos aportar nuestro grano de arena al impulso de las energías renovables. Es una lástima que en un momento de máximo desarrollo de la tecnología de las energías renovables, no se siga apostan- do decididamente por ellas. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 4
  • 5. 2. GLOSARIO DE ACRÓNIMOS CFC: Cloro-Fluoro-Carbonos, moléculas con multitud de usos industriales que alteran la proporción de ozono en la estratosfera. CMNUCC: Convención Marco de la Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. H: constante de Planck. HFC: Hidrofluorocarbonos. IDAE: Instituto para la Diversificación y el Ahorro de Energía. FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM): Se denomina fuerza electromotriz a la energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. KTEP: es la cantidad de energía que producirían mil toneladas de petróleo al quemarse. La unidad es el Tep, una tonelada. KW/h: unidad de energía derivada, donde el vatio (W) es unidad de potencia. 1 Kw · h = 3 600 000 J Exiten otras equivalencias en vatios (W): Kilovatio 1.000 W 103 W Megavatio 1.000.000 W 106 W Gigavatio 1.000.000.000 W 109 W Teravatio 1.000.000.000.000.000 W 1012 W Petavatio 1.000.000.000.000.000 W 1015 W PEC: Perfluorocarbonos. PPM: partes por millón. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 5
  • 6. PVGIS: Photovoltaic Geographical Information System, Sistema actualizado por el Instituto de Energía y Transporte de la Unión Europea. RCE: Reducción Certificada de Emisiones. UCA: Unidad de Cantidad Atribuída. UD: Unidad Dobson, es la relación estándar de expresar la concentración de una columna de ozono en la atmósfera. URE: Unidad de Reducción de Emisiones. UV: radiación ultravioleta, una forma de energía radiante proveniente del sol. V: frecuencia de la radiación. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 6
  • 7. 3. LISTA DE TABLAS Tabla 1: Gases qeu componen la atmósfera ........................................................ 9 Tabla 2: Gases de invernadero más importantes .............................................. 14 Tabla 3: Sustancias que agotan el ozono ............................................................. 24 Tabla 4: Fuegos y superficie quemada en los últimos 10 años en Galicia 39 Tabla 5 : Inventario de Gases de Efecto Invernadero de España ………… 48 Tabla 6: Inventario de Gases Efecto Invernadero en Galicia ………………… 49 Tabla 7: Consumo energético en España en 2011 y variación con el año anterior ......................................................................................................................... 63 Tabla 8 : Consumo eléctrico doméstico ................................................................. 64 Tabla 9: Irradiancia en el instituto en el mes de mayo y enero ................ 81 Tabla 10: Producción energía eléctrica zona de despachos ........................ 96 Tabla 11: Producción energía eléctrica zona de aulas ................................... 98 INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 7
  • 8. 4. LISTA DE FIGURAS Figura 1: Capas de la atmósfera ............................................................................... 11 Figura 2: El espectro electromagnético ................................................................. 12 Figura 3: Proceso del efecto invernadero ............................................................. 14 Figura 4: Columna de ozono DU el 19 de mayo de 2012 .,....................... 20 Gráfico 5: Déficit de masa de ozono (millones de toneladas) sobre la Antártida .......................................................................................................................... 21 Gráfico 6: Predicción de las precipitaciones para Galicia en el s XXI ....... 30 Gráfico 7: Predicción de la temperatura máxima para Galicia en el s XXI 31 Gráfico 8: Concentración de CO2 en el mundo ………………………………………. 34 Gráfico 9: acumulación de CO2 en los últimos años ……………………………… 35 Gráfico 10: la tasa media anual de dióxido de carbono de crecimiento en el Observatorio de Manua Loa ............................................................................. 37 Gráfico 11: emisión de CO2 a la atmósfera por cada familia en España en los últimos 20 años ……………………………………………………………………………. 38 Gráfico 12: El ciclo del carbono ……………………………………………………………... 41 Gráfico 13: Fases de la fotosíntesis ........................................................................... 43 Gráfico 14: Energía procedente del sol ................................................................... 62 Gráfico 15: Fuentes de energía mundiales en el año 2009 ........................... 63 Gráfica 16: Consumo de energía final por sectores .......................................... 65 Gráfica 17: esquema de funcionamiento de una celda solar ………………… 71 Gráfico 18: Irradiación solar y potencial solar eléctrico en España .......... 80 Gráfica 19: Irradiancia en el instituto en el mes de enero ........................... 83 Gráfica 20: Irradiancia en el instituto en el mes de mayo ........................... 83 Gráfico 21: Colocación de las placas en la zona de despachos ................ 94 Gráfico 22: Colocación de las placas en la zona de aulas ........................... 94 INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 8
  • 9. 5. INTRODUCCIÓN 5.1 LA ATMÓSFERA El clima está cambiando por la manera en que se vive actualmente, en especial en los países más ricos y económicamente desarrollados, entre los que figuran los de la Unión Europea. Las centrales que producen energía para que haya electricidad y calefacción en nuestros hogares, los coches, motos, barcos y aviones que utilizamos, las fábricas que producen los artículos que compramos, la agricultura que nos da de comer: todos estos elementos contribuyen a cambiar el clima. Nuestra atmósfera es una envoltura gaseosa que rodea la tierra. Los gases que forman la atmósfera son: % (en vol) Nitrógeno 78.08 Oxígeno 20.95 Argón 0.93 Dióxido de Carbono 0.036 Tabla 1: Gases que componen la atmósfera Está compuesta principalmente por nitrógeno (N2) y oxígeno (O2) molecular, con pequeñas cantidades de otros gases, como vapor de agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). Aunque nuestra atmósfera tiene un espesor de varias centenas de kilómetros, cerca del 99 % de su masa gaseosa se encuentra dentrode los primeros 30 kilómetros. En la atmósfera existe un balance entre la salida (destrucción) y entrada (producción) de estos gases. En este trabajo se va a hablar sobre todo del dióxido de carbono, un componente natural de la atmósfera, ocupa alrededor del 0,036 % del INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 9
  • 10. volumen del aire, lo que es un pequeño pero importante porcentaje. Entra a la atmósfera sobre todo por la degradación de la materia vegetal, pero también lo hace por las erupciones volcánicas, la respiración de los seres vivos y, como veremos más adelante, por actividades humanas, como el uso de combustibles y la deforestación. El dióxido de carbono es removido de la atmósfera por los procesos de fotosíntesis. Los océanos actúan como reservorios enormes de dióxido de carbono, debido a que el fitoplancton lo fija en sus células. Este gas, que se disuelve directamente en el agua superficial, se mezcla “hacia abajo” y circula hasta las grandes profundidades. Se estima que los océanos almacenan más de 50 veces el dióxido de carbono presente en la atmósfera. Es importante conocer las capas de la atmósfera (ver gráfico 1), para saber dónde se encuentra el ozono (O3) y entender el efecto invernadero. La troposfera es la capa más próxima a la superficie terrestre y donde suceden los fenómenos meteorológicos. La segunda capa es la estratosfera y a medida que se sube, la temperatura aumenta. Este aumento de temperatura es provocado por el ozono que abosrbe la luz peligrosa del sol y la convierte en calor. La mesosfera es la tercera capa y la temperatura disminuye a medida que se sube, como sucede en la troposfera. La termosfera es la cuarta capa y el aire es muy tenue y la temperatura cambia con la actividad del sol. Si el sol está activo, las temperaturas en la atmósfera pueden llegar a 1500º C. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 10
  • 11. Gráfico 1: capas de la atmósfera Fuente: http://vegamediaciencias.blogspot.com.es/2011/04/capas-de-la-atmosfera.html 5.2 LA RADIACIÓN La energía proveniente del Sol se llama energía radiante o radiación. Podemos describir la radiación electromagnética como una onda eléctrica y magnética que se propaga de manera similar a las ondas que se mueven, por ejemplo, sobre la superficie de un lago. Una onda de cualquier tipo de radiación electromagnética (como la luz o las radiaciones ultravioleta o infrarroja o los rayos X) se mueve a una velocidad fija c, conocida como "velocidad de la luz", que en el vacío es de 300.000 km/s. La onda consiste de una serie de crestas y depresiones. La distancia entre dos crestas (o depresiones) se llama longitud de onda y generalmente se indica con la letra griega λ (lambda). INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 11
  • 12. El rango total de tipos de radiación electromagnética que difieren por sus longitudes de onda constituyen el espectro electromagnético. Las longitudes de onda en el rango visible se miden típicamente en nanómetros (nm). Un nanómetro es la mil millonésima (10-9) parte del metro. La radiación visible, o luz visible, posee un rango relativamente angosto de longitudes de onda, entre 400 y 700 nm. Dentro de este rango, el color de la luz dependerá de su longitud de onda. La longitud de onda visible más larga aparece ante nuestros ojos como roja, mientras que la más corta se registra como azul o violeta. Gráfico 2: El espectro electromagnético Fuente: library.thinkquest.org Alrededor del 40 % de la energía del Sol es emitida en longitudes de onda más largas que el límite visible de 700 nm que constituyen la radiación infrarroja (IR). Las ondas infrarrojas tienen longitudes de onda entre 1.000 y 1.000.000 nm. En cambio, alrededor del 10 % de la energía del Sol es emitida en longitudes de onda más cortas que las de la luz visible, que constituyen la radiación ultravioleta (UV). Las longitudes de ondas ultravioletas son las menores que 400 nm. Es importante recordar que todas las cosas, sin importar su tamaño, emiten radiación. El aire, nuestro cuerpo, una piedra, las plantas, la Tierra, INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 12
  • 13. etc. La energía se origina por la rápida vibración de los billones de electrones que componen cualquier objeto. Cuanto más alta es la temperatura del objeto, más corta es la longitud de onda de la radiación emitida. Por lo tanto, el sol se dice que emite radiación de onda corta, mientras que la tierra emite radiación de onda larga. 5.3 EL EFECTO INVERNADERO NATURAL Es necesario recordar que todos los objetos irradian energía pero también la absorben. Si un objeto irradia más energía que la que absorbe, se enfriará; si absorbe más energía que la que emite, se calentará. Durante un día soleado, la superficie terrestre se calienta porque absorbe más energía del Sol y de la atmósfera que la que irradia, mientras que durante la noche la superficie terrestre se enfría porque emite más energía que la que recibe. Si la atmósfera no existiese, la superficie terrestre estaría en equilibrio de radiación (la cantidad de energía que absorbe es igual a la que emite), aunque la temperatura global promedio que resultaría de ese balance sería de -18 °C, bastante diferente de la que se registra, que es de alrededor de 15 °C. Se conoce como efecto invernadero la acción de determinados componentes de la atmósfera (gases de invernadero). Esa acción consiste en la absorción de parte de la radiación infrarroja emitida por la superficie terrestre y su irradiación devuelta hacia abajo. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 13
  • 14. Gráfico 3: Proceso del efecto invernadero Fuente: http://oni.escuelas.edu.ar/2009/GCBA/1496/efecto_invernadero.htm Nombre y fórmula química Concentración (partes por millón) Vapor de agua (H2O) 0,1 (Polo Sur) - 40.000 (trópicos) Dióxido de carbono (CO2) 375 Metano (CH4) 1,7 Óxido nitroso (N2O) 0,3 Ozono (O3) 0,01 (en la superficie) Tabla 2: Gases de invernadero más improtantes Fuente: http://www.educaciencias.gov.ar/archivos/recursos/explora/CSNAT03.pdf Los gases invernadero tienen la particularidad de realizar una absorción "selectiva" de una porción de la radiación solar entrante, pues permiten que la mayor parte de la radiación solar entrante (de onda corta) llegue a la superficie terrestre, pero absorben una buena cantidad de la radiación INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 14
  • 15. infrarroja terrestre (de onda larga), evitando así que se escape rápidamente al espacio. Por lo tanto, el efecto invernadero es un fenómeno natural, independiente de las actividades humanas. La mayor parte de los gases de efecto invernadero se generan de forma natural. Sin embargo, a partir de la revolución industrial del siglo XVIII, las sociedades humanas también los producen, y debido a ello sus concentraciones en la atmósfera son más elevadas ahora que en los últimos 420 000 años. De esta manera se intensifica el efecto invernadero, ocasionando un aumento de las temperaturas en la Tierra: el cambio climático. El principal gas de invernadero generado por las actividades humanas es el dióxido de carbono. Este gas representa el 75 % aproximadamente del total de «emisiones de gases de efecto invernadero» en el mundo, es decir, de todos los gases de efecto invernadero que se vierten a la atmósfera en los vapores y humos procedentes de tubos de escape, chimeneas, incendios y otras fuentes. El dióxido de carbono se libera principalmente al quemar combustibles fósiles tales como el carbón, el petróleo o el gas natural. Y los combustibles fósiles siguen siendo la fuente de energía más utilizada: los quemamos para producir electricidad y calor y los utilizamos como combustible en nuestros automóviles, buques y aviones. La mayor parte de nosotros conocemos el dióxido de carbono (CO2) por las bebidas gaseosas (las burbujas de estas bebidas y de la cerveza son burbujas de CO2). También desempeña un papel importante en la respiración: inspiramos oxígeno y expiramos dióxido de carbono, en tanto que los árboles y las plantas absorben CO2 para producir oxígeno. Por este motivo son tan importantes los bosques del planeta: contribuyen a absorber parte del exceso de CO2 que estamos produciendo. Sin embargo, se asiste a un proceso de deforestación —tala, desbroce y quema de los INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 15
  • 16. bosques— en todos los continentes. Otros gases de efecto invernadero generados por las actividades humanas son el metano y el óxido nitroso. Forman parte de los gases invisibles producidos por los vertederos, las explotaciones ganaderas, el cultivo del arroz y determinados métodos agrícolas de fertilización. También fabricamos artificialmente algunos de los gases de efecto invernadero, los llamados gases fluorados. Se utilizan en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado, pero acaban en la atmósfera si se producen fugas, o cuando los aparatos no son objeto de un tratamiento adecuado al finalizar su vida útil. 5.4 EL OZONO (O3) El ozono se encuentra de forma natural en la estratosfera, formando la denomida capa de ozono. El ozono estratosférico se forma por acción de la radiación ultravioleta, que disocia las moléculas de oxígeno molecular (O2) en dos átomos, los cuales son altamente reactivos, pudiendo reaccio- nar estos con otra molécula de O2 formándose el ozono. El ozono estra- tosférico se destruye a su vez por acción de la propia radiación ultraviole- ta. Se forma así un equilibrio dinámico en el que se forma y destruye ozono. Así, el ozono actúa como un filtro que no deja pasar dicha radia- ción perjudicial hasta la superficie de la Tierra. Las reacciones químicas que se producen son las siguientes: O + O2 + Catalizador -> O3 + catalizador OZOGÉNESIS Una vez obtenida la molécula de ozono, recomienza el proceso cuando un fotón impacta contra ésta revirtiendo la reacción: O3 + UV ->O2 + O OZONÓLISIS INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 16
  • 17. La reacción fotoquímica simplificada sería la siguiente: 3 O <-> 2 O + 2 O <-> 2 O 2 2 3 El contenido total de ozono en la atmósfera se define a partir de la cantidad de ese gas, contenida en una columna vertical de 1 cm2de base, a valores de presión y temperatura estandard. Puede ser expresada en unidades de presión y un valor típico de esa cantidad es del 0,3 atmósfera-centímetros. Un valor más frecuente es el que se expresa en miliatmósferas/centímetros, lo que define a la UNIDAD DOBSON (UD). el meteorólogo británico G.M.B. Dobson, en 1928 desarrolló un sencillo espectrofotómetro que podía ser usado para medir el ozono estratosférico desde la superficie terrestre. La UD corresponde, en promedio, a una concentración aproximada a una parte por billón en volumen. La UD fue nombrada en su honor. Los valores usuales de ozono observados en la atmósfera, oscilan entre los 230 y 500 UD. El ozono tiene una gran influencia sobre la biósfera por su eficiente absorción de la radiación solar UV. Esta radiación se clasifica en UV-A (longitudes de onda entre 320 y 400 nm), UV-B (entre 290 y 320 nm) y UV-C (menos de 290 nm). Aunque los tres tipos de radiación pueden dañar a los seres vivos, el efecto más perjudicial es el causado por la UV-C. Afortunadamente, el ozono absorbe totalmente la radiación UV-C y parcialmente las otras, por lo que sólo se recibe en superficie el 10 % de la UV-B y el 90 % de la UV-A. Entre los daños que puede causar la radiación UV-C está la promoción de mutaciones en los genes, que pueden derivar en cánceres, enfermedades oculares e inmunodeficiencias. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 17
  • 18. Además, puede dañar el fitoplancton, base de la cadena alimentaria de la vida en el mar. 5.4.1 LA CAPA DE OZONO En el apartado de la atmósfera comentamos las capas que recubren la tierra. Una de ellas, como se ve en el Gráfico 1 es la capa de ozono. Lo cierto es que el ozono no está concentrado en un estrato, ni está situado a una altura específica, si no que es un gas escaso que está muy diluido en el aire y que, además, aparece desde el suelo hasta más allá de la estratosfera. Se denomina capa de ozono, u ozonosfera, a la zona de la estratosfera terrestre que contiene una concentración relativamente alta de ozono. "Relativamente alta" quiere decir unas pocas partículas por millón, mucho más alta que las concentraciones en la atmósfera baja pero aún pequeña comparada con la concentración de los principales componentes de la atmósfera. La capa de ozono fue descubierta en 1913 por los físicos franceses Charles Fabry y Henri Buisson. La vida en la Tierra ha sido protegida durante millares de años por una capa de veneno vital en la atmósfera. Esta capa, compuesta de ozono, sirve de escudo para proteger a la Tierra contra las dañinas radiaciones ultravioletas del sol. La capa de ozono se encuentra en la estratosfera, aproximadamente de 15 a 50 Km. sobre la superficie del planeta. En ella se producen concentraciones de ozono de hasta 10 partes por millón. La concentración del ozono estratosférico varía con la altura, pero nunca es más de una cienmilésima de la atmósfera en que se encuentra. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 18
  • 19. El ozono es un gas tan escaso que, si en un momento lo separásemos del resto del aire y lo atrajésemos a ras de tierra, tendría solamente 3 mm de espesor. 5.4.2 DESTRUCCIÓN DE LA CAPA DE OZONO En 1974 los investigadores del Departamento de Química de la Universidad de California: Sherwood Rowland y Mario Molina expusieron en un estudio teórico, la seria amenaza para la Capa de Ozono mundial que significaban los productos químicos sintéticos denominados: "CLORO-FLUORO-CARBONOS" (CFC). La disminución del 03 comenzó a ser detectada en la Antártica en 1977 por científicos de la British Antarctic Survey. Pero la duda sobre la certeza de las mediciones siguió, hasta que se logró comprobar en 1985, que la radiación UV perjudicial del Sol había aumentado 10 veces y que la Capa de Ozono sobre la Antártica había disminuido en 40%. El 16 de septiembre de 1987 nació el tratado conocido como el Protocolo de Montreal sobre las Sustancias que agotan la Capa de Ozono firmado por un grupo de países preocupados por resolver una crisis ambiental alarmante a nivel mundial: el agotamiento de la capa protectora de ozono que cubre la Tierra. Así, se llegó a observar que el sector dañado cubría una zona subcircular, donde se presentaba la delgadez máxima del 03 sobre la Antártica. A partir de entonces se comenzó a hablar del "agujero" en la Capa de Ozono. Éste se define como la superficie de la Tierra cubierta por el área en la cual la concentración de ozono es inferior a 220 DU. El área más extensa que se observó en años recientes abarcaba 25 millones de km2, que es casi el doble de la superficie de la Antártida. Los valores promedio más bajos de INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 19
  • 20. ozono total que se detectaron dentro del agujero a fines de septiembre cayeron a menos de 100 DU. Gráfico 4: Columna de ozono DU el 19 de mayo de 2012. Fuente:http://www.gmesatmosphere.eu/d/services/gac/nrt/nrt_fields!Ozone!Total%20Colu mn!00!Global!macc!od!enfo!nrt_fields!latest!!/ INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 20
  • 21. Gráfico 5: Déficit de masa de ozono (millones de toneladas) sobre la Antártida en el periodo 21-30 basado en el multi-sensor re-análisis (MSR) de la capa de ozono total en el período 1979-2008. Fuente: Multi sensor reanalysis of total ozone, R. J. van der A, M. A. F. Allaart, and H. J. Eskes Pero, ¿por qué son tan dañinos lo CFC? La respuesta a esta pregunta se encuentra en que los CFC son desintegrados por la acción de los rayos UV, que cortan los enlaces químicos de sus componentes. De este modo se liberan átomos de Cloro (Cl-), los considerados “ozonófagos”, e inme- diatamente buscan una molécula de ozono. La primera reacción sería la siguiente: CFCl3 + UV ––––––––––––> Cl + CFCl2 Todos los átomos de cloro se desprenderían de las moléculas de CFC a consecuencia de la descomposición fotoquímica. Entonces los átomos de cloro formarían con el ozono monóxido de cloro y oxigeno molecular: Cl- + 03 ––––––––––––> Cl 0 + 02 INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 21
  • 22. Luego, el monóxido de Cloro vuelve a reaccionar con el oxígeno, resultan- do cloro libre y oxígeno. El cloro libre continúa con la primera reacción en forma encadenada. Cl 0 + 02 ––––––––––––> Cl + O2 Los CFC son nocivos dado que son agentes de transporte de Cloro a la Estratosfera y el daño persiste porque el elemento desaparece con mucha lentitud. Cualquier sustancia que lleve halógenos reactivos a la estratosfera reduce el ozono. Entre estas sustancias se encuentran compuestos halogenados, como el cloroformo, tetrafloruro de carbono y el bromuro de metilo. Al nivel de la tierra, el ozono resulta peligroso para la salud: es uno de los principales componentes del smog fotoquímico. Los caños de escape de los automóviles y las emanaciones industriales, los vapores de gasolina y los solventes químicos, al igual que otras fuentes naturales emiten NOx y compuestos orgánicos volátiles (COV), contribuyen a formar el ozono. El ozono a nivel de la tierra es el componente principal del smog. La luz solar y el clima cálido causan la formación de ozono a nivel de la tierra en concentraciones peligrosas en el aire. 5.4.3 SUSTANCIAS QUE AGOTAN EL OZONO Los CFC se hicieron imprescindibles en nuestras vidas. Nos levantábamos por la mañana de un colchón que contiene CFC y encendíamos un equipo de aire acondicionado enfriado por CFC. El agua caliente del baño llegaba desde un calentador aislado con una espuma conteniendo CFC y los INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 22
  • 23. aerosoles de desodorantes y fijadores para el cabello utilizaban propelentes de CFC. Si sentíamos hambre, abríamos el refrigerador, cuyo frío también se generaba gracias a los CFC. El bromuro de metilo es el producto que se utilizó para cultivar esas tentadoras fresas, por no mencionar muchos otros alimentos que consumimos a diario. Y así podríamos seguir. Desde que se descubrió el poder destructor de las sustancias que agotan el Ozono (SAO), otras sustancias comenzaron a utilizarse en su lugar. En algunos casos estos sustitutos son difíciles de conseguir o resultan costosos, lo cual acarrea efectos no deseados o pueden no ser aplicables para todos los casos. En la siguietne tabla mostramos las sustancias destructoras de ozono más comunes y sus sustitutos. USO SAO CARACTERÍSTICAS ALTERNATIVAS Refigreración CFC 11, De larga vida, no HFCs, y aire 12,113, 114, tóxicas, no corrosivas, hidrocarburos, acondicionado 115 no inflamables. amoníaco, agua Versátiles. Pueden permanecer en la atmósfera entre 50 y 1700 años HCFC 22, 123, Agotan la capa de HFCs, 124 ozono, pero en hidrocarburos, proporción mucho amoníaco, agua menor Aerosoles CFC 11, 12, Ver anterior Tecnologías 114 alternativas: aire acondionado a INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 23
  • 24. gas, enfriadores por absorción Soplado de Halones Permanecen en la Agua, CO2, gases espuma/ atmósfera 65 años inertes, espuma, espumas HFCs, cetona rígidas para fluorada aislación Control de Bromuro de Producto para Sistemas pestes, metilo fumigación y como integrados de fumigación de desinfectante. Tardan control de pestes. suelos 8 meses aprox. Para Sustratos degradarse artificiales. Rotación de cultivos. Fosfina, cloropicrina, calor, frío, CO2 Solventes CFC 113, Ver características de Cambio por (utilzados HCFC 141b, CFC y HCFC procesos secos o para limpiar 225 que no presican partes de 1,1,1 mantenimiento. precisión) ricloroetano Hidrocarburos Hidrofluoreteres (HEFs) Tricloroetileno Tetraclocruro Toxico, bajo poder de Ver arriba de carbono disolución. Tabla 3: Sustancias que agotan el ozono. Los equipos de frío necesitan refrigerantes. Los agentes refrigerantes más INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 24
  • 25. utilizados,cuando se liberan en el aire, destruyen moléculas de ozono, o bien contribuyen al calentamiento de la atmósfera, o a ambas cosas. Gracias al Protocolo de Montreal, la comunidad global ha eliminado casi en su totalidad a los CFC, los productos químicos que causan el mayor daño a la capa de ozono. Sus sustitutos más comunes, los HCFC, también destruyen la capa de ozono, aunque en una proporción mucho menor. Pero aun cuando el peligro de una cantidad dada de un gas HCFC es menor que para la misma cantidad de CFC, el aumento en la cantidad total utilizada en todo el mundo ha dado lugar a un acumulamiento de HCFC que constituye una amenaza similar para la capa de ozono y el clima. De acuerdo con el informe sobre evaluación de refrigeración del PNUMA de 2006, el almacenamiento de CFC se compone de aproximadamente 450.000 toneladas. Los HCFC, que forman el almacenamiento de refrigerantes más significativo en términos de cantidad, se estiman en más de 1.500.000 toneladas, lo que representa un 60 % de la cantidad total de refrigerantes en uso. El bromuro de metilo se utiliza para fumigar suelos, inyectándose en el suelo a una profundidad de 30 a 35 cm antes de sembrar. Este procedimiento esteriliza el suelo de manera efectiva, eliminando a la mayoría de los organismos existentes. Los cultivos de fresas y tomates son los que más utilizan el bromuro de metilo. Otros cultivos para los cuales se utiliza este pesticida como fumigante de suelos son pimientos, uvas, nueces y parras. Cuando se lo utiliza para tratar productos básicos, se inyecta el gas dentro de una cámara que contiene las mercancías, típicamente flores cortadas, vegetales, frutas, pastas o arroz. El bromuro de metilo también se utiliza en panaderías, molinos de harina y depósitos de quesos. Los productos importados pueden ser tratados como parte de las medidas de cuarentena o fitosanitarias de los países de destino INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 25
  • 26. (procedimiento conocido como aplicaciones de “cuarentena y pre- embarque”). En cualquier aplicación, en última instancia, entre un 50% y un 95% del gas entra en la atmósfera. El óxido nitroso no está regulado por el Protocolo de Montreal, pero está contemplado en el Protocolo de Kioto. Un efecto secundario no deseado del Protocolo de Montreal en frenar las emisiones de los CFC es que el N2O ahora puede desarrollar su potencial destructivo del ozono con mayor eficacia. Las emisiones globales anuales se estiman en unos 2000 millones de toneladas de CO2 equivalente. Limitar las emisiones produce un doble beneficio. El N2O representa casi el 8% de las emisiones de gases de efecto invernadero. Junto con las crecientes concentraciones esto podría frenar la recuperación de la capa de ozono. Debido a que gran parte de la liberación de N 2O es difusa, limitarla será mucho más difícil que simplemente controlar los procesos industriales. La agricultura es una fuente creciente de emisiones de N2O. El uso generalizado y a menudo poco controlado de los residuos animales como fertilizante también causa emisiones sustanciales. La aplicación de dosis de fertilizantes en función de la demanda y lo que el suelo puede absorber reduce significativamente las emisiones de N2O y al mismo tiempo se ocupa de los altos niveles de nitratos en el suministro del agua potable y la eutrofización en los estuarios. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 26
  • 27. 6. EL CAMBIO CLIMÁTICO El cambio climático ha comenzado ya. A lo largo del último siglo, la temperatura media del planeta ha aumentado en 0,6 ºC, y la de Europa en particular en casi 1 ºC. A nivel mundial, los cinco años más cálidos desde que se conservan registros (es decir, desde alrededor de 1860, momento en que empieza a disponerse de instrumentos capaces de medir las temperaturas con suficiente precisión, han sido, por este orden: 1) 1998, 2) 2002, 3) 2003, 4) 2004, 5) 2001. La tendencia al calentamiento se debe a la creciente cantidad de gases de efecto invernadero emitida por las actividades humanas. Los climatólogos prevén que esta tendencia se acelere, aumentando la temperatura media del planeta entre 1,4 ºC y 5,8 ºC de aquí a 2100, y las temperaturas en Europa entre 2 ºC y 6,3 ºC. Puede parecer que son aumentos de temperatura muy pequeños. Pero baste recordar que durante la última Edad de Hielo, que finalizó hace 11.500 años, la temperatura media del planeta era inferior a la actual en solamente 5 ºC. Y, sin embargo, los hielos polares cubrían gran parte de Europa. Unos pocos grados provocan grandes variaciones en nuestro clima. El actual cambio climático está incidiendo ya en Europa y en todo el planeta. A largo plazo, podría incluso desencadenar grandes catástrofes, tales como un rápido aumento del nivel del mar, inundaciones, grandes tempestades y escasez de alimentos y agua en algunas partes del mundo. El cambio climático afectará a todas las naciones, pero los países en desarrollo son los más vulnerables, ya que a menudo dependen de actividades sensibles al clima como la agricultura y no disponen de mucho dinero para adaptarse a las consecuencias del cambio climático. Por ejemplo, los científicos no saben exactamente en qué medida es INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 27
  • 28. sensible nuestro clima al aumento de las concentraciones de gases de efecto invernadero, es decir, qué concentraciones son las que desencadenan determinados cambios de temperatura. Esto depende también de otros factores, como la contaminación atmosférica y la formación de nubes. Por ello, los científicos efectúan simulaciones basadas en distintos supuestos. También tienen que formular otras muchas hipótesis, por ejemplo, cuántos combustibles fósiles se quemarán en el futuro, cuántas personas vivirán en la Tierra y cómo se desarrollarán las economías. Por este motivo, todas las proyecciones referidas a la evolución futura del clima ofrecen un intervalo de valores. En 1988, las Naciones Unidas crearon el Grupo Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), que agrupa a miles de científicos de todo el mundo. Su misión es evaluar la investigación y los conocimientos actuales sobre el cambio climático y sus efectos y presentar informes al respecto. Hasta el momento, el IPCC ha publicado tres informes: en 1990, 1995 y 2001. Tras examinar todos los datos disponibles, el IPCC ha llegado a la conclusión de que las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera se han incrementado principalmente como resultado de las actividades humanas. El IPCC pronostica además que las temperaturas aumentarán entre 1,4 ºC y 5,8 ºC de aquí a 2100. 6.1. EL CAMBIO CLIMÁTICO Y SUS EFECTOS • Los casquetes polares se están fundiendo. La superficie marina cubierta por los hielos árticos en el Polo Norte ha disminuido en un 10 % en las últimas décadas y el espesor del hielo por encima del agua en casi un 40 %. En el otro lado del mundo, la capa de hielo que cubre el continente antártico se ha inestabilizado. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 28
  • 29. • Los glaciares se están retirando. Es probable que el 75 % de los glaciares de los Alpes suizos desaparezca de aquí a 2050. Los responsables de la estación de esquí de Andermatt (Suiza) estudian la posibilidad de cubrir durante el verano el glaciar Gurschen, una zona muy popular entre los esquiadores, con una gigantesca hoja de plástico aislante para conseguir que deje de fundirse y desplazarse. • Al fundirse los casquetes de hielo, aumenta el nivel del mar. En el último siglo este nivel ha aumentado ya en 10-25 cm (dependiendo de la medida) y se teme que el aumento pueda alcanzar los 88 cm de aquí a 2100. De ser así, se inundarían las islas y zonas costeras poco elevadas, tales como las Maldivas, el delta del Nilo en Egipto y Bangladesh. En Europa, correrían peligro unos 70 millones de habitantes de la costa. Las aguas saladas podrían incluso alcanzar zonas alejadas del mar, contaminando los suelos agrícolas y las fuentes del agua potable. • Si se funde la enorme capa de hielo que cubre Groenlandia, cosa que podría suceder a lo largo de los próximos pocos siglos, el nivel del mar podría aumentar incluso en siete metros. • El cambio climático da lugar a fenómenos meteorológicos extremos, tales como tempestades, inundaciones, sequías y olas de calor. En la última década, ha habido en el mundo tres veces más catástrofes naturales de origen meteorológico — principalmente inundaciones y huracanes— que en los años sesenta. Estas catástrofes no sólo producen enormes daños, sino que hacen que aumente el coste de los seguros. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 29
  • 30. • El agua escasea ya en muchas regiones del mundo. Casi un quinto de la población mundial, 1 200 millones de personas, no tiene acceso a agua potable limpia. Si las temperaturas mundiales se incrementan en 2,5 ºC por encima de los niveles preindustriales, es probable que entre 2 400 y 3 100 millones de personas más padezcan escasez de agua en todo el mundo. Gráfico 6: predicción de las precipitaciones para Galicia en el siglo XXI. Fuente: http://www.aemet.es/es/serviciosclimaticos/cambio_climat/result_graficos?w=0&opc1=gal&opc2=P&opc3 =Anual&img=0 Estas cuatro líneas evolutivas cualitativas proporcionan cuatro conjuntos de escenarios negativos para las precipitaciones. • Con un aumento de la temperatura de 2,5 ºC, 50 millones de personas más podrían sumarse a los 850 millones que son víctimas actualmente de hambre crónica. En Europa, el período de vegetación se ha alargado en 10 INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 30
  • 31. días entre 1982 y 1995. Aun cuando esto haya beneficiado a la agricultura de la Europa septentrional, incluso en esta región empezarán a disminuir las cosechas si las temperaturas llegan a situarse 2 ºC por encima de los niveles preindustriales. Gráfico 7: predicción de la temperatura máxima para Galicia en el siglo XXI. Fuente: http://www.aemet.es/es/serviciosclimaticos/cambio_climat/result_graficos?w=0&opc1=gal&opc2=P&opc3 =Anual&img=0 • Las enfermedades tropicales como el paludismo podrían expandirse al hacerlo las zonas en que las condiciones climáticas son adecuadas para la vida del mosquito que la transmite. Un aumento de la temperatura de 2 ºC pondría en peligro a 210 millones de personas más. A partir de 2070 aproximadamente, Europa podría experimentar una ola de calor similar a la de 2003 cada dos años. El abrasador verano de 2003 contribuyó al INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 31
  • 32. fallecimiento prematuro de 20 000 europeos, favoreció los grandes incendios forestales del sur de Europa y ocasionó a la agricultura pérdidas por valor de más de 10 000 millones de euros. • Muchos animales y vegetales no podrán sobrevivir al cambio de temperatura o tendrán que desplazarse a regiones con clima más adecuado. Según un alarmante estudio, el cambio climático podría significar la extinción de un tercio de las especies de la Tierra de aquí a 2050. Los mamíferos y aves de las regiones frías, como los osos polares, las focas, las morsas y los pingüinos, son especialmente vulnerables. En las selvas amazónicas, los científicos han observado que están prosperando, a expensas de los demás, los árboles más grandes y de rápido crecimiento que absorben más CO2. • A la larga, la generalización del cambio climático podría desencadenar conflictos regionales, hambrunas y desplazamientos de refugiados al escasear los alimentos, el agua y los recursos energéticos. • Otra posibilidad catastrófica es la de que desaparezca la corriente del Golfo, que transporta aguas cálidas hacia el norte del Atlántico, hipótesis utilizada en la película de 2003 El día de mañana. Aun cuando sea improbable que esto suceda en el presente siglo, los científicos coinciden en que anularía la tendencia al calentamiento en la Europa septentrional y produciría en esa zona un tiempo mucho más frío . 6.2 CAUSAS DEL CAMBIO CLIMÁTICO 6.2.1 EMISIONES DE CO2 Independientemente del papel industrial, todas nuestras actividades impli- can emisión de C02: en el hecho de respirar, comer, mirar televisión, usar INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 32
  • 33. el ordenador, ya estamos liberando este gas a la atmósfera. El CO2 cobra especial relevancia por su efecto sobre las condiciones climáticas del pla- neta debido a que es un gas que permanece activo en la atmósfera du- rante mucho tiempo. Así, por ejemplo, del CO2 emitido a la atmósfera, so- bre el 50% tardará 30 años en desaparecer, un 30% permanecerá varios siglos y el 20% restante durará varios millares de años. Hoy en día despierta mucho interés los coches ecológicos, cohes “limpios”, que contaminen poco. Se sabe que 1 litro de gasolina emite 2,4 kg de CO2. ¿Cómo es posible?: la combustión de la gasolina es una reacción química, en la que los hidrocarburos (compuestos de carbono, C e hidró- geno, H+) de la gasolina se combinan con el oxígeno del aire para dar CO2 y agua. Por tanto, la ecuación del problema es: Kg de gasolina + Kg de oxígeno del aire = Kg de CO2 + Kg de agua La suma no puede variar, es la misma: peso de gasolina + aire = peso de CO2 + H2O, pero cada sumando puede ser diferente. No tiene por qué ser Kg de gasolina = Kg de CO2, es más, no puede ser, porque el peso atómico del carbono (C=12) es mas pequeño que el del oxígeno (O=16), y mucho mas grande que el del hidrógeno (H=1) Al ser la gasolina una mezcla de hidrocarburos (que solo tienen C y H) y pasar todo el C de la gasolina a CO2, como el oxigeno (O2) tiene un peso atómico mucho mayor que el del hidrogeno (H+), por fuerza tiene que pesar más el CO2 producido que la gasolina original. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 33
  • 34. Las siguientes cifras están expresadas en kilos de carbono equivalente, es decir el peso de carbono que hay en un kilo de dióxido de carbono. Así, se calcula que una familia tipo con un solo vehículo y considerando kilo- metraje y el combustible usado, el consumo de gas, de luz y la cantidad de residuos que se descartan, emite de 3.900 a 5000 kilos de CO 2 al año en países desarrollados. Unos 1000 kilos de CO2 ocupan un espacio de 556 m3 a 25º C a presión estándar, para tener una idea un vaso olímpico tiene aproximadamente 2500 m3 de agua. Gráfico 8: Concentración de CO2 en el mundo. Fuente: http://www.gmes-atmosphere.eu/d/services/gac/delayed/monthly_fields/ Las emisiones de un hogar pueden ser de hasta 5 toneladas de CO2. Son responsables de estas emisiones el coche, electrodomésticos, calefacción, aire acondicionado. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 34
  • 35. Para ver la acumulación de CO2 en los últimos años mostramos los resultados del Manua Loa Observatory, en Hawaii: Foto: casa de Amsterdam. Gráfico 9: http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/ INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 35
  • 36. No ha parado de crecer hasta alcanzar una cifra récord de 387 partes por millón (ppm), lo que significa un crecimiento de casi el 40 % desde la revolución industrial y la cifra más alta de los últimos 650.000 años. La pequeñas variaciones que se producen repetidamente se deben a que las concentraciones de CO2 disminuyen durante la primavera y verano. Esto se debe a que las plantas durante el proceso de crecimiento absorben más CO2 del que liberan al respirar. Durante el otoño y el invierno los árboles empiezan a hibernar y dejan de funcionar como sumideros de CO 2. Recordar que las plantas tropicales absorben CO2 durante todo el año. En el Hemisferio Sur las estaciones son inversas, pero tiene una superficie terrestre mucho menor, el efecto neto en todo el mundo es que las plantas ofrecen un sumidero de CO2 mayor durante la primavera y el verano que durante el otoño y el invierno. El siguiente gráfico muestra la tasa media anual de dióxido de carbono de crecimiento en el Observatorio de Manua Loa. Las líneas horizontales sirven para ver los crecimientos decenales. La tasa media anual de crecimiento de las emisiones de CO2 en un año determinado es la diferencia de concentración entre el final de diciembre y principios de enero de ese año. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 36
  • 37. Gráfico 10: http://www.esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends/ Por detallar un ejemplo, anualmente, un automóvil por cada litro de com- bustible quemado libera 2,5 kilos de CO2 y si en un año recorre 20 mil km, esto significará dos toneladas de CO2 emitidas. Un ordenador produce 10,5 kilos, una lavadora 7,75 kilos, el frigorífico 6,3 kilos, el televisor 1,7 kilos y la calefacción a gas implica una emisión de 1.900 kilos de C02 a la atmósfera anualmente. En Australia la emisión por casa por familia tipo, es de 14 toneladas al año, en el Reino Unido es de 10 y en Estados Unidos es de 20 toneladas. En España, la emisión de CO2 a la atmósfera por cada familia en los últimos 20 años se muestra en la siguiente tabla: INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 37
  • 38. 9 7,95 7,93 8 7,61 7,31 7,23 6,92 7 6,27 6,44 6,23 6 5 4 3 2 1 0 TONELADAS Emisiones Toneladas desde 1992 hasta 2008, medidos cada dos años Gráfico 11: Elaboración propia tomando datos del Banco Mundial Siempre ha tenido un incremento regular, alcanzando un pico de emisión de 7,93 toneladas en el 2006, disminuyendo en el 2008. 6.2.2. DEFORESTACIÓN La deforestación anual se calcula en 17 millones de hectáreas, lo que significa una liberación de cerca de 1,8 billones de toneladas de carbono por año; es decir, cerca del 20 % de las emisiones totales. La vegetación asimila CO2 atmosférico por medio de la fotosíntesis al formar carbohidratos y ganar volumen. Los árboles en particular, asimilan y almacenan grandes cantidades de carbono durante toda su vida: un árbol mediano en un año, es capaz de absorber 6 kilos de este gas. Los bosques del mundo capturan y conservan más carbono que cualquier otro ecosistema terrestre y participan con el 90 % del flujo anual de carbono de la atmósfera y de la superficie de la tierra. Por ello, cuando se destruye el bosque, entre 50 y 400 toneladas de C02 por hectárea pueden ser liberadas a la atmósfera. Por otra parte, los incendios forestales y de INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 38
  • 39. pastizales constituyen también una fuente importante de CO2 atmosférico. Como ejemplo, vamos a mostrar una tabla con el número de incendios y la superficie quemada en Galicia en el último decenio. INCENDIOS SUPERFICIE (Ha) Nº % >25 %<1 Ha SA SR ST Ha 2001 9.985 0,90 72,80 4.014,27 14.339,32 18.353,59 2002 10.773 1,38 70,60 7.578,41 18.546,80 26.125,21 2003 8.553 1,43 73,10 4.946,05 14.873,65 19.819,70 2004 10.618 1,77 72,14 10.128,10 21.970,35 32.098,45 2005 11.973 2,32 72,47 22.131,48 35.320,74 57.452,22 2006 6.996 4,59 69,93 55.532,80 40.414,67 9.5947,47 2007 3.157 1,27 76,50 1.190,93 5.860,13 7.051,06 2008 2.546 1,34 72,03 998,73 5.337,60 6.335,80 2009 3.971 1,64 72,65 2.275,40 8.464,31 10.739,71 2010 3.853 2,54 75,68 3.031,07 11.515,72 14.546,76 Tabla 4: Fuegos y superficie quemada en los últimos 10 años. Fuente: Plan para la prevención y defensa contra los incendios forestales de Galicia, Consellería de Media Rural, Xunta de Galicia. Según el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, Galicia cuenta con 2.039.575 Ha de bosque. Estos datos están recogidos del Tercer Inventario Forestal Nacional del 2001, por lo que habría que restarle la superficie quemada en los últimos 9 años, 270.116,23 Ha, con lo que tenemos que la superficie arbolada actualmente es de 1.769.458,77, un 14 % menos. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 39
  • 40. Foto: incendios en la localidad de Redondela. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 40
  • 41. 7. EL CICLO DEL CARBONO Como ya hemos visto, el carbono es el cuarto elemento más abundante en la Tierra, después del hidrógeno, helio y oxígeno. Es el pilar de la vida que conocemos. Existen básicamente dos formas de carbono: orgánica (presente en los organismos vivos y muertos, y en los descompuestos) y otra inorgánica, presente en las rocas. En el planeta Tierra, el carbono circula a través de los océanos, de la atmósfera y de la superficie y en el interior terrestre, en un gran ciclo biogeoquímico. Este ciclo puede ser dividido en dos: el ciclo lento o geológico y el ciclo rápido o biológico. Este ciclo está constituído por cuatro reservorios principales de carbono: la atmósfera, la biosfera terrestre, los océanos y los sedimentos. Los movimientos anuales de carbono entre reservorios ocurren debido a varios procesos químicos, geológicos y biológicos. Gráfico 12: El ciclo del carbono Fuente: http://www.ciclodelcarbono.com/ INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 41
  • 42. 7.1 SUMIDEROS DE CARBONO 7.1.1 LA FOTOSÍNTESIS Las plantas tienen la capacidad de captar el CO2 atmosférico y mediante procesos fotosintéticos metabolizarlo para la obtención de azúcares y otros compuestos que requieren para el normal desarrollo de su ciclo vital. Podemos asegurar que las plantas, a través de la fotosíntesis, extraen el carbono de la atmósfera (en forma de CO2) y lo convierten en biomasa. La biomasa al descomponerse se convierte en parte del suelo (en forma de humus) o en CO2 (a través de la respiración de los microorganismos que procesan la biomasa). La reacción química sería: Dióxido de carbono (CO2) + Agua (H2O) + Energía Glucosa (C6H12O6) + Oxígeno (O2) Los azúcares luego son convertidos en otras moléculas como fécula, grasa, proteínas, enzímas y todas las demás moléculas presentes en las plantas vivas. La fotosíntesis también libera oxígeno en la atmósfera, que las plantas y los animales neesitan para respirar. De manera más detallada, la fotosíntesis es un proceso que ocurre en dos fases. La primera fase es un proceso que depende de la luz (reacciones luminosas o de luz). Esta fase requiere la energía directa de la luz para generar energía química y reductora que serán utilizadas en la segunda fase. La fase independiente de la luz (fase de oscuridad), se realiza cuando los productos de las reacciones de luz son utilizados para, a partir del CO 2, formar enlaces covalentes carbono-carbono (C-C) de los carbohidratos mediante el Ciclo de Calvin. Este proceso de la fotosíntesis se produce en INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 42
  • 43. los cloroplastos de las células. Gráfico 13: Fases de la fotosíntesis. Fuente: La fotosíntesis de J. A. Muñoz Molina. En las reacciones de luz, la captación de energía luminosa por los pigmentos que absorben la luz convirtiéndola en energía química (ATP) y poder reductor (NADPH), requiere de una molécula de agua. Como consecuencia, se libera O2 molecular. La ecuación general para esta primera etapa de la fotosíntesis es por lo tanto la siguiente: luz AGUA + NADP+ + Pi + ADP OXIGENO + H+ + NADPH + ATP. ATP INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 43
  • 44. En la segunda fase de la fotosíntesis, los productos ricos en energía de la primera fase, el NADPH y el ATP, se emplean como fuentes energéticas para efectuar la reducción del CO2 y producir glucosa. Como consecuencia se produce de nuevo ADP y NADP+. Esta segunda etapa de la fotosíntesis se esquematiza en términos generales como: CO2 + NADPH + H+ + ATP GLUCOSA + Pi + NADP++ ADP. ADP Esta reacción se lleva a cabo por reacciones químicas convencionales, catalizadas por enzimas que no necesitan la luz. En las reacciones de oscuridad, el CO2 de la atmósfera (o del agua en organismos fotosintéticos acuáticos/marinos) es capturado y reducido por la adición de hidrógeno (H+) para la formación de carbohidratos (CH2O). La incorporación del dióxido de carbono en compuestos orgánicos, se conoce como fijación o asimilación del carbono. La energía usada en el proceso proviene de la primera fase de la fotosíntesis. Los seres vivos no pueden utilizar directamente la energía luminosa, sin embargo, a través de una serie de reacciones fotoquímicas, la pueden almacenar en la energía de los enlaces CC de carbohidratos, que, más tarde, será liberada mediante los procesos respiratorios u otros procesos metabólicos. La fotosíntesis representa casi la mitad del carbono extraído de la atmósfera. Las plantas terrestres toman la mayor parte del CO 2 del aire que las rodea. A escala mundial se considera que la biosfera terrestre fija cerca de 2.000.000 toneladas/año. La tala de árboles y la quema de material vegetal que se aplican en los INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 44
  • 45. procesos de conversión de bosques a tierras agrícolas o ganaderas y, también, en la explotación maderera, liberan el carbono acumulado en las plantas y en el suelo y éste regresa a la atmósfera en forma de CO2. 7.1.2 DIFUSIÓN HACIA LOS OCÉANOS Existe otro proceso llamado difusión por el cual las moléculas de dióxido de carbono se intercambian permanentemente entre la atmósfera y el agua. La difusión de dióxido de carbono en los océanos representa casi la mitad del carbono extraído de la atmósfera. Las rocas sedimentarias como la creta y la piedra caliza contienen aproxi- madamente 2000 veces más carbono del que hay en la superficie de la Tierra. Del carbono "libre" restante, aproximadamente el 95% está en nuestros océanos, principalmente como CO2 disuelto y como CaCO3 sólido (carbonatos). Los carbonatos son producidos y "secuestrados" (son retira- dos del agua) por organismos en el fondo del océano como mariscos, al- gas y corales, y por fitoplancton y zooplancton. Esto se realiza directamen- te a partir del CO2 disuelto en el agua, lo cual aumenta el pH (haciéndolo menos ácido) en el proceso. La ecuación es: CaO + CO2<-> CaCO3 El equilibrio de esta ecuación se ve afectado principalmente por la tempe- ratura. El CaCO3"se disuelve" en agua fría, favoreciendo la generación de CO2. No hay arrecifes de carbón en aguas frías. A la inversa, conforme la temperatura del agua aumenta, el CO2 se combina con el CaO y se preci- pita. El CO2 en el agua integra un ácido débil: H2CO3, bajando el pH (y hacién- dolo más ácido). Por lo tanto, al retirarse del agua para formar carbonato de calcio, el pH aumenta. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 45
  • 46. La "precipitación de carbonato" es la "nevada" constante de las conchas de carbonato del plancton. El plancton captura CO2 en la superficie del océano en sus conchas de carbonato, que se hunden al fondo del océano cuando el organismo muere. Hay una determinada profundidad, denomi- nada "profundidad de compensación" por debajo de la cual el carbonato se vuelve a disolver en CO2 y CaO. Si pudiéramos ver las montañas subma- rinas, se verían como las montañas de picos nevados que tenemos en la tierra. Los carbonatos pueden finalmente acumularse para crear gruesas capas de rocas sedimentarias sólidas como la creta y la piedra caliza. Estas rocas muy probablemente retirarán carbono del ciclo durante millones o incluso miles de millones de años, hasta que regresen a la superficie de la Tierra para ser disueltas por los ríos y la lluvia, e ingresen nuevamente al ciclo. Las corrientes oceánicas finalmente traen el agua del fondo, rica en CO2, a la superficie, donde el plancton la toma otra vez y fabrica más CaCO3. En- tre más fría esté el agua, más CO2podrá tener. La presión parcial del gas de CO2 en la atmósfera y en el agua deben estar en equilibrio. Si hay demasiado CO2 en la atmósfera, el océano absorberá más. Si la presión parcial de CO2 en el agua es más alta que en la atmós- fera, el CO2 pasará del océano a la atmósfera y el pH del océano aumenta- rá. En resumen, los océanos tienen casi todo el carbono y determinan la con- centración de CO2 en la atmósfera. El CO2 disuelto baja el pH, y la tempe- ratura es el principal factor que determina si hay más carbonato o más CO2 en el agua. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 46
  • 47. 8. EL PROTOCOLO DE KYOTO El Protocolo de Kioto sobre el cambio climático es un protocolo de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (CMNUCC), y un acuerdo internacional que tiene por objetivo reducir las emisiones de seis gases de efecto invernadero que causan el calentamiento global: dióxido de carbono (CO2), gas metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), además de tres gases industriales fluorados: Hidro- fluorocarbonos (HFC), Perfluorocarbonos (PFC) y Hexafluoruro de azu- fre (SF6), en un porcentaje aproximado de al menos un 5%, dentro del pe- riodo que va desde el año 2008 al 2012, en comparación a las emisiones al año 1990. Por ejemplo, si las emisiones de estos gases en el año 1990 alcanzaban el 100%, para el año 2012 deberán de haberse reducido como mínimo al 95%. Es preciso señalar que esto no significa que cada país de- ba reducir sus emisiones de gases regulados en un 5% como mínimo, sino que este es un porcentaje a nivel global y, por el contrario, cada país obli- gado por Kioto tiene sus propios porcentajes de emisión que debe dismi- nuir. El protocolo fue inicialmente adoptado el 11 de diciembre de 1997 en Kioto, Japón pero no entró en vigor hasta el 16 de febrero de 2005. En noviembre de 2009, eran 187 estados los que ratificaron el protocolo. EE. UU. mayor emisor de gases de invernadero mundial no ha ratificado el protocolo. La Unión Europea, como agente especialmente activo en la concreción del Protocolo, se comprometió a reducir sus emisiones totales medias durante el periodo 2008-2012 en un 8% respecto de las de 1990. No obstante, a cada país se le otorgó un margen distinto en función de diversas variables económicas y medioambientales según el principio de «reparto de la car- INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 47
  • 48. ga», de manera que dicho reparto se acordó de la siguiente manera: Ale- mania (-21%), Austria (-13%), Bélgica (-7,5%), Dinamarca ( -21%), Italia (- 6,5%), Luxemburgo (-28%), Países Bajos (-6%), Reino Unido (-12,5%), Fin- landia (-2,6%), Francia (-1,9%), España (+15%), Grecia (+25%), Irlanda (+13%), Portugal (+27%) y Suecia (+4%). Año 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 Base PK 289.77 282.82 290.51 297.89 286.19 302.64 314.26 306.83 328.57 338.71 366.71 3 1 3 8 6 6 6 0 0 3 6 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 380.83 381.62 398.18 405.15 421.16 435.42 427.22 436.32 403.81 366.26 355.89 1 3 6 0 8 8 7 7 9 6 8 Tabla 5: Inventario de Gases de Efecto Invernadero de España (Cifras en kilotoneladas de CO2-eq). Fuente: Inventario de Gases de Efecto Invernadero de España. Ministerio de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente. Por su parte, España que, como vemos, se comprometió a aumentar sus emisiones un máximo del 15% en relación al año base- se ha convertido en el país miembro que menos posibilidades tiene de cumplir lo pactado. Muestra de ello es la tendencia de los últimos años, con aumentos gra- duales hasta alcanzar un aumento del 50 % en el año 2007. En el caso de Galicia, la evolución ha sido la siguiente: INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 48
  • 49. Año 1990 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Base PK 27.977 27.981 30.925 29.645 28.875 32.089 32.663 33.539 34.353 36.154 35.310 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 36.377 35.159 33.856 35.051 29.742 27.564 26.083 Tabla 6: Inventario de Gases Efecto Invernadero en Galicia 8.1 MERCADO DE CO2 A veces nos encontramos con noticias en prensa que nos pueden resultar chocantes: “España gastó 770 millones de euros para poder emitir CO2” (La Voz de Galicia 29/04/2012), “El mercado de CO2: negocio para las fábricas, ruina para el Estado” El País 22/04/2012). ¿Se puede comprar CO2? ¿se están reduciendo las emisiones de CO2? Estos son titulares aparecidos en prensa durante el mes de abril. Para dar respuesta a estas preguntas, vamos a conocer la legislación que regula actualmente la emisión de gases de efecto invernadero. El protocolo de Kioto incluye dos principios básicos sobre los que reposa el objetivo de reducción de emisiones de gases de efecto invernadero: primero, los objetivos de disminución son globales, por lo que no importa, en principio, donde ocurra la reducción, y segundo, el objetivo de la disminución ha de producirse de la manera más eficiente posible, con el menor coste posible. Con esta lógica, existen dos mecanismos de flexibilidad:  El comercio internacional de emisiones, mediante el cual los países podrán adquirir o transferir parte de su cuota de emisión a otro país. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 49
  • 50.  Mecanismos para un desarrollo limpio. Son unos mecanismos previstos para países desarrollados que inviertan en países en vías de desarrollo en proyectos tecnológicos de desarrollo sostenible. El país desarrollado añadirá a su cuota atribuida la reducción certificada de emisiones. El protocolo de Kioto estableció unas emisiones de referencia, “Unidad de Cantidad Atribuída” (UCA), de forma que cada uca corresponde a una tonelada equivalente de CO2. permite a los países que poseen un excedente de UCAs (prevén emitir por debajo de su objetivo) vender este excedente a países que superen sus compromisos de reducción/limitación. Dentro del segundo punto, para desarrollar proyectos limpios, se permite la obtención de “Créditos de Reducción de Emisiones” que se contabilizan a favor del país que los desarrolla, agregándose a su cantidad atribuida (permiten elevar la cuota de emisión comprometida). Por cada tonelada de CO2 equivalente que se reduce se expide una RCE (Reducción Certificada de Emisiones) y se obtiene una URE (Unidad de Reducción de Emisiones). Las emisiones para España son el resultado de la siguiente operación EMISIONES 2008-2012 ≤ UCAS+RCES+URES+UDAS La norma jurídica de referencia es la Directiva 2003/87/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 13 de octubre de 2003 por la que se establece un régimen para el comercio de derechos de emisión de gases de efecto invernadero en la Comunidad y por la que se modifica la Directiva 96/61/CE del Consejo. El marco jurídico español está regulado por la Ley 1/2005, de 9 de marzo, por la que se regula el régimen del comercio de derechos de emisión de INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 50
  • 51. gases de efecto invernadero. En España, están sujetas a esta Ley unas 1130 empresas, clasificadas según las siguientes actividades industriales:  Instalaciones de combustión con una potencia térmica nominal superior a 20 MW,  Instalaciones de calcinación o sinterización de minerales metálicos incluido el mineral sulfurado.  Instalaciones para la producción de arrabio o de acero (fusión primaria o secundaria),  Instalaciones de fabricación de cemento sin pulverizar en hornos rotatorios.  con una producción superior a 500 toneladas diarias.  Instalaciones de fabricación de vidrio incluida la fibra de vidrio, con una capacidad de  fusión superior a 20 toneladas por día.  Instalaciones para la fabricación de productos cerámicos mediante horneado, en particular de tejas, ladrillos, ladrillos refractarios, azulejos, gres ceramico o porcelanas,  con una capacidad de producción superior a 75 toneladas por día.  Instalaciones industriales destinadas a la fabricación de pasta de papel a partir de madera o de otras materias fibrosas. Según esta Ley, Derecho de emisión es el derecho subjetivo a emitir, desde una instalación incluida en el ámbito de aplicación de esta Ley, una tonelada equivalente de dióxido de carbono, durante un periodo determinado. Se crea el Registro Nacional de Derechos de Emisión (RENADE), donde se lleva el cómputo de quién está en posesión de los derechos de emisión a INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 51
  • 52. medida que cambian de manos en el mercado. El sistema de registro es independiente de la actividad de comercio: tan sólo realiza las anotaciones de las transacciones que involucran a las unidades (EUAs, RCEs y UREs). Todas las empresas recibieron una asignación gratuita para emitir en el periodo 2008 - 2012. Los cálculos se hicieron antes de la crisis, por lo que la asignación era generosa y crecía con el tiempo. Lo que les faltara debían comprarlo en el mercado, de forma que las plantas más eficientes saldrían beneficiadas. Lo que ocurrió es todo lo contrario. Las empresas han reducido sus emisiones y, por ejemplo, el consumo de cemento acumula una caída en cuatro años del 64% y ha vuelto a niveles de los años sesenta: 20,2 millones de toneladas frente a los 56 de 2007. Algo parecido ha ocurrido con las ladrilleras, azulejeras, y en general todo el sector industrial y especialmente el vinculado a la construcción. Así, en 2008 la industria española (sin contar a las eléctricas) emitió 12,12 millones de toneladas menos que lo asignado (equivalente a 266 millones de euros al precio medio al que estaba ese año la tonelada de CO 2). En 2009, el beneficio fue equivalente a 306 millones, 334,74 en 2010 y 371,6 en 2011. En total, la industria pesada ha obtenido unos 1.279 millones de euros. El Estado español se gastó 770 millones de euros en comprar derechos de emisión de CO2 durante la legislatura 2008-2012, y se convirtió en el se- gundo país, tras Japón, que más derechos de emisión de dióxido de car- bono ha comprado debido al alto consumo energético de su transporte, ciudadanos y hogares. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 52
  • 53. Según explicó en el Senado el ministro de Agricultura y Medio Ambiente, Miguel Arias Cañete, el nueve de abril de 2012, “España ha invertido 770 millones de euros para adquirir 159 millones” de toneladas. Y de aquí hasta 2014 aún tendría que comprar más de 105 millones de toneladas. El ministro añadió: “Dependiendo de cómo fluctúe el precio de la tonelada, tendríamos que disponer o de 450 millones de euros en el mejor escenario, a cuatro euros, o de 850 millones. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 53
  • 54. 9. LA ENERGIA EN GALICIA: PASADO Y PRESENTE Energía es la capacidad para realizar un trabajo. Es importante tener en cuenta que la energía ni se crea ni se destruye sólo se transforma. Por lo que todos los procesos que manejan energía, involucran un cambio en la forma en la que la energía se manifiesta. La energía hidroeléctrica, que aprovecha los saltos de agua para producir electricidad, es la única energía renovable de gran consumo. El coste de la construcción de los embalses es elevado, pero los gastos de mantenimiento son reducidos. En el año 1910, el 14 % de la potencia instalada estaba en Galicia. Pero fue entre los años 1941-1962 cuando la potencia instalada se multiplicó por 38 gracias a la construcción de los saltos hidroeléctricos. En los últimos años la potencia hidroeléctrica instalada en Galicia supone un 21% del total del Estado español, el 67% de ella en la provincia de Ourense. En la actualidad hay 36 centrales de gran hidráulica con una potencia total instalada de 2.997 MW, que en el año 2006 produjeron 608 ktep (el 4,4% de la energía primaria total y el 19,4% de la autóctona). La 100 centrales minihidráulicas gallegas obtuvieron 70 ktep en el año 2006, que representa el 0,5% de la energía primaria total y el 1,4% de la autóctona. Durante décadas, Galicia desempeñó el papel de gran centro suministrador de energía eléctrica para el resto de España gracias a su gran potencial hidroeléctrico para, posteriormente, utilizar sus yacimientos de carbón y poner en marcha las dos grandes centrales termoeléctricas de As Pontes y Meirama. Esta gran capacidad excedentaria sirvió, en las décadas de los años sesenta y setenta del pasado siglo, para que empresas extremadamente intensivas en el uso de energía penetrasen en el tejido industrial gallego, de lo que derivó un consumo energético INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 54
  • 55. proporcionalmente mayor al de otras zonas mucho más industrializadas. En la actualidad, los yacimientos de carbón se hallan prácticamente agotados, la importación de energía primaria aumenta y se asiste a una expansión en la explotación de las energías renovables, en particular la eólica. En el período 2001-2005, Galicia importó como mínimo las tres cuartas partes de energía del exterior. Es poco probable que esta situación cambie en los próximos años; X. R. Doldán dice que presumiblemente el nivel de autoabastecimiento irá disminuyendo. En el año 2006 se transformaron en Galicia 13.731 ktep de energía primaria (energía final más las pérdidas de energía que se producen en los procesos de transformación de la energía), el 77,2% procedente de la importación, por lo que podemos hablar de una clara dependencia energética en sus fuentes primarias. La presencia de la planta de regasificación de Mugardos (A Coruña) supondrá un incremento de las importaciones gallegas de energía primaria INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 55
  • 56. (en función de la capacidad de regasificación actual de 412.800 Nm3/h) del orden de 3,6 bcm (3.612 ktep). El Plan Energético Gallego recoge como objetivo un incremento del consumo de gas de 4,7 puntos, sustituyendo a otros combustibles fósiles. Otras energías importadas de menor importancia son la biomasa (en forma de cereales y alcoholes para la generación de bioetanol) y las importaciones de electricidad de otras comunidades autónomas o de Portugal. Dentro de la energía primaria autóctona, los lignitos pardos siguen teniendo un peso destacable aunque en retroceso. Debido a su próximo agotamiento las centrales térmicas situadas a pie de mina están siendo transformadas para quemar hulla subbituminosa de importación con menor índice de azufre, lo que permitirá al mismo tiempo mejorar los rendimientos de los ciclos termodinámicos. Debido a la composición de la energía primaria utilizada en Galicia, basada sobre todo en combustibles fósiles, las pérdidas de su transformación a una energía disponible (en forma de derivados del petróleo, calor o electricidad) se elevan a 3.869 ktep, el 28,2% del total transformado, cantidad que supera el total de la energía primaria de origen gallego. Estas pérdidas, junto con las derivadas del transporte de energía disponible, son ilustrativas de la ineficiencia del propio sistema energético gallego y se manifiestan en gran parte en forma de contaminación atmosférica. Por lo que respecta a la energía del viento, hay que destacar su rápido crecimiento dentro de la energía primaria gallega: de los 18 ktep generados en el año 2001 se pasó en el 2006 a 491 ktep, situándose por detrás de la hidráulica. El Plan Energético Gallego prevé una potencia total INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 56
  • 57. autorizada de 6.500 MW en el año 2012, con una generación de electricidad del orden de 16.250 GWh/año. Otra fuente de energía tradicionalmente usada en Galicia es la biomasa. En el año 2006 la biomasa aportaba 447 ktep de energía primaria gallega, el 3,3% de la energía primaria total transformada y el 14,2% de la de origen gallego. El objetivo marcado en el PEG es incrementar en 50 MW el parque de generación de electricidad a partir de residuos forestales y subproductos de la primera y segunda transformación de la madera y del biogás, con un incremento de generación de 350 GWh/año (30,1 ktep) de electricidad. Por lo que respecta a la energía solar, en el año 2006 había instalados 15.427 m2 de paneles solares térmicos, estableciéndose unos objetivos para el 2012 en el PEG de 120.000 m2 en paneles, con una generación de calor asociada del orden de 6 ktep de energía final para consumo. En solar fotovoltaica se pretende un aumento considerable pasando de los 2 MWp instalados a finales del año 2006 a 25 MWp en el horizonte del 2012, con una generación asociada de 27,5 GWh/año. Considerando que algo más del 85% de la energía primaria transformada en Galicia − mayoritariamente importada − es no renovable, podemos calificar el sector energ ético gallego como un aut éntico devorador de energ í a de alta entropía, con un elevado potencial contaminante, al tiempo que ayuda a consolidar lazos de dependencia económica con el exterior. En el año 2006 Galicia disponía del 10,9% de la potencia eléctrica instalada en el Estado español. En términos de generación eléctrica, la participación gallega dentro de la economía española es igualmente relevante: el 9,9% de la generación eléctrica total, el 24% de la electricidad INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 57
  • 58. obtenida con renovables de todo el Estado y el 18,9% de la electricidad generada con carbón. La promoción en el uso de fuentes energéticas renovables de origen autóctono es necesaria si queremos construir una alternativa energética menos dependiente. Esto implica que las Administraciones responsables deben educar en el ahorro y en la eficiencia energética; informar sobre qué prácticas se pueden realizar en todos los sectores y dominios de la vida; fomentar con regulación, ayudas y asesoramiento las mencionadas prácticas; y comprometerse seriamente siendo ejemplares en su aplicación. Por eso nos decidimos a realizar este estudio par ala instalación de una planta de energía solar fotovoltaica y su rentabilidad. Foto: panel solar parade un taller en Redondela. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 58
  • 59. 10. EL CONSUMO ELÉCTRICO Para entender qué es la potencia eléctrica es necesario conocer primeramente el concepto de “energía”, que no es más que la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo eléctrico cualquiera para realizar un trabajo. Cuando conectamos un equipo o consumidor eléctrico a un circuito alimentado por una fuente de fuerza electromotriz (FEM), como puede ser una batería, la energía eléctrica que suministra fluye por el conductor, permitiendo que, por ejemplo, una bombilla de alumbrado, transforme esa energía en luz y calor, o un motor pueda mover una maquinaria. De acuerdo con la definición de la física, “la energía ni se crea ni se destruye, se transforma”. En el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en la obtención de luz, calor, frío, movimiento (en un motor), o en otro trabajo útil que realice cualquier dispositivo conectado a un circuito eléctrico cerrado. La energía utilizada para realizar un trabajo cualquiera, se mide en “joule” y se representa con la letra “J”. 10.1 POTENCIA ELÉCTRICA Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. La potencia se mide en joule por segundo (J/seg) y se representa con la letra “P”. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 59
  • 60. Un J/seg equivale a 1 watt (W), por tanto, cuando se consume 1 joule de potencia en un segundo, estamos gastando o consumiendo 1 watt de energía eléctrica. La unidad de medida de la potencia eléctrica “P” es el “watt”, y se representa con la letra “W”. 10.2 CÓMO SE MIDE LA ENERGÍA Cuando hablamos de energía solar o de energía eólica, o de cualquier tipo de planta de energía, siempre se mencionan medidas de energía que son habituales en el campo. Como por ejemplo tiene 6 Megavatios de potencia, producirá 18 mil kilovatios hora, será suficiente para abastecer a tantos miles de hogares. Pero ¿qué significa todo esto, cómo se mide? Los vatios (W) son una medida utilizada tanto para la potencia de un cierto aparato eléctrico, como para el consumo del mismo o la energía que este desarrolla en el caso de las energías renovables. Si consume mucho la medida es kilovatios (Kw), que equivale a mil vatios. Si es más grande todavía, se mide en megavatios (MW), que es un millón de vatios o mil kilovatios. Por ejemplo la potencia de una turbina eólica puede ser de 2 a 15 MW. ¿Qué significa esto? Que lo máximo que pueden desarrollar en un momento dado es de 2 a 15 megavatios de electricidad. O sea esto es el máximo que se puede dar en la mejor hora del día. Otro ejemplo, una central nuclear normal tiene una potencia de 1GW. Cuando se habla de kilovatio hora (Kwh), se refiere la cantidad de energía que se desarrolla durante una hora con una potencia de un kilovatio. O sea que las turbinas eólicas de las que hablábamos antes de 2 a 15 MW INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 60
  • 61. de potencia, podrían desarrollar de 2000 a 15000 kilovatios hora, esto en su tope máximo, en la práctica generan bastante menos. Otra forma de dar a conocer la potencia de una planta de energía es hablado de megavatios año, que serían la potencia de la planta por 24 por 365. Estas medidas por lo general son picos máximos, y en la mayoría de las ocasiones no se alcanzan esos picos. Pero hasta aquí hablamos de lo que producen las plantas de energía, de su potencia. ¿Qué medidas utilizan los consumidores? Muchas veces se dice que tal huerto solar tiene una potencia tal y puede alimentar a tantos hogares. ¿Cómo se sabe cuantos hogares se verán beneficiados por esa energía? Lo que se hace es sacar un promedio de consumo. Se mira cuantas bombillas, televisores, aires acondicionados suelen tener las casas, y se hace una estimación de lo que consume un hogar. Obviamente no es una regla infalible, ya que no todos los electrodomésticos consumen lo mismo, tampoco todas las lámparas, y no toda la gente hace el mismo uso de la energía. Pero se considera que un hogar promedio, consume 363 kilovatios hora al mes, unos 4362 Kwh al año. El problema con los medios es que suelen expresar el consumo de un hogar tanto en semanas, meses, como años. Así que cuando se dice que tanta potencia equivale a tantos hogares, hay que prestar atención a si dicen “al consumo semanal de tantos hogares” o “consumo anual”, etc. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 61
  • 62. 10.3 CONSUMO DE ENERGÍA EN EL MUNDO Gráfico 14: Energía procedente del sol. Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Breakdown_of_the_incoming_solar_energy.svg La Tierra recibe 174 petavatios (PW) de radiación solar desde la capa más alta de la atmósfera. Aproximadamente el 30% es reflejada de vuelta al espacio mientras que el resto es absorbida por las nubes, los océanos y las masas terrestres. Realmente la energía que llega a la tierra es de 121,8 PW. El consumo energético mundial total en 2009 fue aproximadamente de 138.900 TWh. Casi sería suficiente la energía que llega a la tierra en una hora para abastecer todo el consumo mundial de un año. Es decir, la energia que llega del sol a la tierra en una hora es del mismo orden que lo que se INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 62
  • 63. consume en la tierra en todo el año. La energía que se consume en el mundo proviene de: 12,90% Electricity 17,30% Other 3,30% Coal 15,20% 10,00% Oil Natural GAS Bio fuels and 41,30% waste Gráfico 15: fuentes de energía mundiales en el año 2009. Fuente: Key World Energy Statistics. 10.4 CONSUMO DE ENERGÍA PRIMARIA EN ESPAÑA En la siguiente tabla se observa el consumo de energía primaria en España en el año 2011 y la variación que tuvo en relación con el año 2010. Vemos que la energía solar fotovoltaica representa sólo 632 Ktep, el 0,48 % del total. Dentro de las energía renovables, supera al biogás (246 Ktep), RSU (174 Ktep) y geotérmica (17 Ktep). Boletín Anual. Datos actualizados con fecha 21 de mayo de 2012 Δ Unidad de medida: ktep TOTAL ESTRUCTURA 2011/10 Carbón 12.456 9,6% 74,1% Petróleo 58.317 45,1% -4,4% Gas Natural 28.930 22,4% -7,2% Nuclear 15.024 11,6% -7,0% Energías Renovables 14.962 11,6% -1,2% Hidráulica 2.631 2,0% -27,6% Eólica 3.644 2,8% -4,1% INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 63
  • 64. Biomasa 5.020 3,9% 3,5% Biomasa Térmica 4.255 3,3% 6,0% Biomasa Eléctrica 765 0,6% -8,6% Biogás 246 0,2% 24,1% Biogás Térmico 36 0,03% -8,5% Biogás Eléctrico 210 0,2% 32,1% RSU 174 0,1% -18,8% Biocarburantes 1.665 1,3% 17,8% Geotérmica 17 0,01% 6,6% Solar 1.565 1,2% 53,5% Fotovoltaica 632 0,5% 14,5% Termoeléctrica 733 0,57% 156,8% Térmica 201 0,2% 9,7% Residuos no Renovables 174 0,1% -18,8% Saldo Eléctrico -524 -0,4% -26,9% CONSUMO E. PRIMARIA 2011 129.339 100% -0,6% Tabla 7: Consumo energético en España en 2011 y variación con el año anterior. Fuente: IDAE. Para la siguiente tabla se eligieron los datos del IDAE, que considera que un hogar medio en España consume cerca de 4.000 Kwh al año. En el caso de un hogar que dispusiera de todos los equipos de suministro eléctricos, el reparto medio sería el siguiente: ILUMINACIÓN FRIGORÍFICO CALEFACCIÓN TELEVISOR VITRO LAVADORA PEQUEÑO ELCTRODOMÉSTICO 18 % 18 % 15 % 10 % 9% 8% 4% HORNO AGUA MICROONDAS SECADORA LAVAVAJILLAS ORDENADOR AIRE CALIENTE ACONDICIONADO 4% 3% 2% 2% 2% 1% 1% Tabla 8: Consumo eléctrico doméstico. Fuente: Guía práctica de la energía: consumo eficiente y responsable. Para tener una idea más ajustada de lo que representa el consumo de energía de los hogares, lo vamos a ver relacionado con el resto de INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 64
  • 65. sectores. Ocupa el tercer lugar en importancia con un 16,7 %, estando a la cabeza de esta clasificación el consumo por el transporte, 40,2 % y en segundo lugar el consumo de la industria, con un 30,4 %. 45,00% 40,00% 35,00% 30,00% 25,00% 20,00% 15,00% 10,00% 5,00% 0,00% Tranporte Industria Hogar Servicios Agricultura Gráfica 16: consumo de energía final por sectores. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 65
  • 66. 11. LA ENERGÍA SOLAR La energía solar es un tipo de energía renovable que convierte la energía del sol en otra forma de energía, como puede ser la energía eléctrica, energía cinética, etc.. La energía proveniente del sol, puede ser transformada para adaptarla a nuestras necesidades de consumo eléctrico o de consumo de calor. Para ello, hay que utilizar dispositivos que transformen la energía del sol en energía aprovechable por el hombre. La energía solar es la más antigua de las energías en la Tierra, ya que la han usado las plantas, desde que existen los primeros seres vivos, co- mo fuente de energía para realizar la fotosíntesis. También, los primeros humanos la usaron para calentarse y para cazar, ya que era, la energía so- lar, la que les daba luz para poder ver los animales. Las ventajas de la energía solar son innumerables, y se resumen en que es una fuente de energía inagotable y limpia. La energía solar como transformación en energía calorífica (energía solar térmica), es decir, la conversión de la energía solar en calor, siempre ha existido, dada la inmediatez de la transformación. Esto es porque, cual- quier cuerpo expuesto directa o indirectamente a la radiación so- lar aumenta su temperatura. Sin embargo, en los últimos años se ha desa- rrollado mucho la tecnología solar térmica, y se puede aprovechar de for- ma más eficiente. Los últimos avances solares en este campo, han dado lugar a los colectores cilindroparabólicos, las torres solares de concentra- ción, y a placas solares térmicas con alto rendimiento y bajos problemas de mantenimiento. INSTALACIÓN PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓN Páginá 66