Instalación de placas solares en el ies illa de san simón

INSTALACIÓ N PLACAS FÓTÓVÓLTAICAS EN EL IES ILLA DE SAN SIMÓ N Pá giná 1

Profesor:

Alumnas:


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


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


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.


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.

http://es.wikipedia.org/wiki/CMNUCC


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.


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


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


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


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.


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).

http://vegamediaciencias.blogspot.com.es/2011/04/capas-de-la-atmosfera.html


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,


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.


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

http://oni.escuelas.edu.ar/2009/GCBA/1496/efecto_invernadero.htm

http://www.educaciencias.gov.ar/archivos/recursos/explora/CSNAT03.pdf


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


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

http://www.tecnozono.com/capa_de_ozono.htm

http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE


La reacción fotoquímica simplificada sería la siguiente:

3 O2 <-> 2 O2 + 2 O <-> 2 O3

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.


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.

http://www.monografias.com/trabajos6/elsu/elsu.shtml


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

http://www.monografias.com/Quimica/index.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/admuniv/admuniv.shtml

http://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtml

http://www.monografias.com/trabajos28/desarrollo-grafico-ant/desarrollo-grafico-ant.shtml


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!!/

http://www.gmesatmosphere.eu/d/services/gac/nrt/nrt_fields!Ozone!Total%20Column!00!Global!macc!od!enfo!nrt_fields!latest!!/

http://www.gmesatmosphere.eu/d/services/gac/nrt/nrt_fields!Ozone!Total%20Column!00!Global!macc!od!enfo!nrt_fields!latest!!/


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


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


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

y aire

acondicionado

CFC 11,

12,113, 114,

115

De larga vida, no

tóxicas, no corrosivas,

no inflamables.

Versátiles.

Pueden permanecer

en la atmósfera entre

50 y 1700 años

HFCs,

hidrocarburos,

amoníaco, agua

HCFC 22, 123,

124

Agotan la capa de

ozono, pero en

proporción mucho

menor

HFCs,

hidrocarburos,

amoníaco, agua

Aerosoles CFC 11, 12,

114

Ver anterior Tecnologías

alternativas: aire

acondionado a


gas, enfriadores

por absorción

Soplado de

espuma/

espumas

rígidas para

aislación

Halones Permanecen en la

atmósfera 65 años

Agua, CO2, gases

inertes, espuma,

HFCs, cetona

fluorada

Control de

pestes,

fumigación de

suelos

Bromuro de

metilo

Producto para

fumigación y como

desinfectante. Tardan

8 meses aprox. Para

degradarse

Sistemas

integrados de

control de pestes.

Sustratos

artificiales.

Rotación de

cultivos.

Fosfina,

cloropicrina, calor,

frío, CO2

Solventes

(utilzados

para limpiar

partes de

precisión)

CFC 113,

HCFC 141b,

225

1,1,1

ricloroetano

Ver características de

CFC y HCFC

Cambio por

procesos secos o

que no presican

mantenimiento.

Hidrocarburos

Hidrofluoreteres

(HEFs)

Tricloroetileno

Tetraclocruro

de carbono

Toxico, bajo poder de

disolución.

Ver arriba

Tabla 3: Sustancias que agotan el ozono.

Los equipos de frío necesitan refrigerantes. Los agentes refrigerantes más


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


(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 N2O 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.


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


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.


• 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.


• 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

http://www.aemet.es/es/serviciosclimaticos/cambio_climat/result_graficos?w=0&opc1=gal&opc2=P&opc3=Anual&img=0



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




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


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.


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 CO2 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.

http://www.gmes-atmosphere.eu/d/services/gac/delayed/monthly_fields/


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/

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


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 CO2.

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.


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:

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


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

6,27 6,23 6,44 6,92

7,31 7,61

7,95 7,93

7,23

TONELADAS

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Emisiones Toneladas desde 1992 hasta 2008, medidos cada dos años


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

Ha

%<1 Ha SA SR ST

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.


Foto: incendios en la localidad de Redondela.


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/

http://www.ciclodelcarbono.com/


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 CO2,

formar enlaces covalentes carbono-carbono (C-C) de los carbohidratos

mediante el Ciclo de Calvin. Este proceso de la fotosíntesis se produce en


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


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 CO2 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


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.


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.


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-

http://es.wikipedia.org/wiki/CMNUCC

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_de_efecto_invernadero

http://es.wikipedia.org/wiki/Calentamiento_global

http://es.wikipedia.org/wiki/Dióxido_de_carbono

http://es.wikipedia.org/wiki/Metano

http://es.wikipedia.org/wiki/Óxido_nitroso

http://es.wikipedia.org/wiki/Perfluorocarbonos

http://es.wikipedia.org/wiki/Hexafluoruro_de_azufre

http://es.wikipedia.org/wiki/Hexafluoruro_de_azufre

http://es.wikipedia.org/wiki/EE._UU.

http://es.wikipedia.org/wiki/EE._UU.

http://es.wikipedia.org/wiki/Unión_Europea


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

Base

PK

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999

289.77

3

282.82

1

290.51

3

297.89

8

286.19

6

302.64

6

314.26

6

306.83

0

328.57

0

338.71

3

366.71

6

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

380.83

1

381.62

3

398.18

6

405.15

0

421.16

8

435.42

8

427.22

7

436.32

7

403.81

9

366.26

6

355.89

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:


Año

Base

PK

1990 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

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.


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


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


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 CO2). 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.


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.


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


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


(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


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 energético gallego como un auténtico 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


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.


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”.


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


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.


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

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Breakdown_of_the_incoming_solar_energy.svg

http://es.wikipedia.org/wiki/La_Tierra

http://es.wikipedia.org/wiki/Vatio

http://es.wikipedia.org/wiki/Atmósfera

http://es.wikipedia.org/wiki/Tera


consume en la tierra en todo el año.

La energía que se consume en el mundo proviene de:

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

Unidad de medida: ktep TOTAL ESTRUCTURA Δ

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%

17,30%

3,30%

10,00%

41,30%

15,20%

12,90% Electricity

Other

Coal

Oil

Natural GAS

Bio fuels andwaste


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

CALIENTE

MICROONDAS SECADORA LAVAVAJILLAS ORDENADOR AIRE

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


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 %.

Gráfica 16: consumo de energía final por sectores.

0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

Tranporte Industria Hogar Servicios Agricultura


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.


La energía solar como transformación en energía eléctrica, fue descubierta

en 1887 por Heinrich Hertz, y la explicación teórica de este fenómeno

(el efecto fotoeléctrico) fue hecha por Albert Einstein en 1905 (por lo que

recibió el premio Nobel en 1921). El efecto fotoeléctrico es la base de la

transformación de la energía solar en energía eléctrica, es decir, es la base

de la energía solar fotovoltaica.

11.1 EL EFECTO FOTOELÉCTRICO

La teoría electromagnética clásica considera que la radiación de mayor in-

tensidad (o brillo, si es visible), que corresponde a ondas de mayor ampli-

tud, transporta mayor energía. Esta energía se halla distribuída uniforme-

mente a lo largo del frente de onda. La intensidad es igual a la energía

que incide, cada unidad de tiempo, en una unidad de superficie.

Si aplicásemos una radiación ultravioleta de diferentes intensidades a un

metal, los electrones salen de él con la misma velocidad. La radiación más

intensa arranca mayor número de electrones.

Planck había llegado a la conclusión de que el traspaso de energía entre

la materia y la radiación en el cuerpo negro ocurría a través de paquetes

de energía. Sin embargo, siguió pensando que la energía radiante una vez

desprendida de la materia viajaba como una onda clásica y no en forma

corpuscular.

En 1905, Albert Einstein fue un paso más allá al explicar completamente

las características del efecto fotoeléctrico. Para ello retomó la idea del

cuanto de energía de Planck, postulando que la radiación electromagnéti-

ca está compuesta por paquetes de energía o fotones. Cada fotón trans-

porta una energía


E= V X H , donde V es la frecuencia de la radiación y H es la constante de

Planck.

Cuando un fotón incide sobre el metal, transfiere toda su energía a alguno

de los electrones. Si esta energía es insuficiente para romper la ligadura

del electrón con el metal, entonces el electrón se desprende. Si el fotón

transporta más energía de la necesaria, este exceso se transforma en

energía cinética del electrón:

Expresado en fórmula matemática es: Ecinética = V X H - Extracción

donde Extracción es la energía necesaria para vencer la unión con el me

tal.

Esta teoría explica perfectamente los hechos observados:

Si la frecuencia de la radiación es baja (como en la luz visible), los fotones

no acarrean la suficiente energía como para arrancar electrones, aunque se

aumente la intensidad de la luz o el tiempo durante el cual incide. Para

cada tipo de material existe una frecuencia mínima por debajo de la cual

no se produce el efecto fotoeléctrico.

Si la frecuencia de la radiación es suficiente para que se produzca el efec-

to fotoeléctrico, un crecimiento de la intensidad hace que sea mayor el

número de electrones arrancados (por ende será mayor la corriente), pero

no afecta la velocidad de los electrones. Aumentar la intensidad de la luz

equivale a incrementar el número de fotones, pero sin aumentar la energía

que transporta cada uno.

Según la teoría clásica, habría un tiempo de retardo entre la llegada de la

radiación y la emisión del primer electrón. Ya que la energía se distribuye


uniformemente sobre el frente de la onda incidente, ésta tardaría al me-

nos algunos cientos de segundos en transferir la energía necesaria.

La teoría de Einstein, en cambio, predice que una radiación de frecuencia

adecuada, aunque de intensidad sumamente baja, produce emisión de

electrones en forma instantánea.

Pasaron diez años de experimentación hasta que la nueva teoría fue co-

rroborada y aceptada. Se determinó el valor de h a partir de experiencias

de efecto fotoeléctrico y se encontró que concordaba perfectamente con

el valor hallado por Planck a partir del espectro de radiación de cuerpo

negro.

Desde ese momento los físicos aceptaron que, si bien la luz se propaga

como si fuera una onda, al interactuar con la materia (en los procesos de

absorción y emisión) se comporta como un haz de partículas. Esta sor-

prendente conducta es lo que se ha llamado la naturaleza dual de la luz.

11.2 TIPOS DE ENERGÍA SOLAR

Energía solar térmica

Llamamos energía solar térmica a la energía proveniente del sol, que no-

sotros utilizamos en forma de calos. Existen muchas variantes de la ener-

gía solar térmica, pero nos vamos a referir aquí a la solar térmica de baja

temperatura, y en la solar de media y alta temperatura, o termoeléctrica.

Energía solar térmica de baja temperatura es la utilizada en los tejados de

las viviendas y edificios comerciales, para calentar agua directamente con

la radiación solar, y utilizarla para calefacción o agua caliente sanitaria

(ACS). La tecnología es sencilla, salvo por el mantenimiento que es com-

plicado. Se trata de exponer una superficie a la radiación directa del sol y


hacer pasar por ella un caudal de agua fría con el objetivo de calentarla.

Se llama de baja temperatura porque el agua no alcanza más de los 80º C.

La energía solar térmica de media o alta temperatura se presenta en las

grandes centrales de, como mínimo, 10 Mw de potencia. Las temperaturas

alcanzadas en estas centrales van desde los 300º C, por tanto estas cen-

trales no pueden trabajar con agua líquida, y lo hacen normalmente con

aceites térmicos, y en algún caso experimental con vapor de agua.

En estas centrales, normalmente, se calienta un aceite térmico (preparado

para altas temperaturas) a través de la radiación solar, por el reflejo de la

energía del sol en los espejos. Este aceite caliente, va a un intercambiador

de calor donde pasa sus calorías al agua, esta agua se evapora, formando

vapor de agua caliente, que mueve una turbina de vapor que genera elec-

tricidad.

Energía solar fotovoltaica

La energía fotovoltaica, como ya sabemos, es la energía obtenida por la

radiación electromagnética del sol al convertirse la luz en energía eléctrica

de corriente continua. Nos hemos decantado por este tipo de energía pa-

ra instalar en el instituto por las siguientes características: elevada calidad

energética, pequeño o nulo impacto ecológico e inagotable a escala hu-

mana. A veces se confunde y se piensa que la energía solar fotovoltaica

proviene de la energía calorífica del sol, y que las placas solares térmicas

son lo mismo que las placas solares fotovoltaicas. Sin embargo, no es lo

mismo. La energía fotovoltaica se produce debido al efecto fotoeléctrico

explicado anteriormente.

La radiación solar llega a los módulos, que producen energía eléctrica por

el efecto fotovoltaico en forma de corriente continua (CC). Esta CC se


puede almacenar o inyectar en la red eléctrica. Nuestro trabajo responde a

un modelo conectado a la red de distribución de energía eléctrica. De he-

cho, los paneles solares fotovoltaicos funcionan peor cuanto mayor es la

temperatura ambiente, debido a la tecnología empleada en las placas

(semiconductores). Los paneles solares fotovoltaicos, a diferencia de las

placas solares térmicas de baja temperatura, se pueden integrar con la red

eléctrica, simplemente con la ayuda de unos inversores. Estos inversores se

encargan de transformar la corriente continua generada por el panel foto-

voltaico, en corriente alterna adecuada para el transporte de electricidad

en las redes eléctricas. Actualmente, existen dos tipos de estructuras para

sostener los paneles solares fotovoltaicos. Uno de ellos, permite seguir el

movimiento del sol durante el día (seguidores solares) y la otra estructura,

es completamente fija, y se optimiza orientando la placa con orientación

sur (si estás en el hemisferio norte) y los grados de esta orientación de-

penden sólo de la latitud.

Gráfica 17: esquema de funcionamiento de una celda solar.

LUZ ELÉCTRICA

CELDA SOLAR

VOLTAJE FOTOGENERADO


Se ha introducido el concepto de “generación distribuida” para denominar

a las pequeñas instalaciones de electricidad en lugar de una central

enorme. Nuestro trabajo ayudará a seguir extendiendo el concepto de

“generación distribuida”, reduciendo al inversión inicial y la infraestructura

necesaria para la entrega de la energía. De esta manera, también se

minimizan las pérdidas en las redes. Y en el caso de Galicia, con puntos de

muy difícil acceso, hace posible que se pueda llevar energía eléctrica de

bajo coste a todos los habitantes, la democratización de la energía.

Jeremy Rifkin en su obra The Hydrogen Economy dice: “La energía es la

fuerza elemental y el medio sobre los cuales se construye toda la cultura

humana”.

Foto: Placas solares en un almacén en Redondela


12. DESCRIPCIÓN DEL INSTITUTO

El IES Illa de San Simón se encuentra en la localidad de Redondela, en las

siguientes coordenadas, Latitud 40º 24 min 59,87 seg., Longitud -8º 36

min.

Vemos que existen tres edificios principales, de izquierda a derecha: un

pabellón, un edificio central de planta baja dedicado a administración y

despachos de profesores y otro de tres plantas dedicado íntegramente a

docencia. En medio hay una zona ajardinada, un pasillo cubierto que

comunica las aulas con el pabellón y una pista polideportiva. La siguiente

fotografía está sacada de Google Earth y puede observarse en una

fotografía aérea:


A continuación mostramos la fachada principal:

Vamos a describir cada uno de los edificios. Por seguir con el mismo

orden, empezaremos por el pabellón.

Tiene unas dimensiones de 28 X 16 metros. Pegado existen las siguientes

dependencias:

- Dos vestuarios, uno masculino y otro femenino.

- Un almacén.

- Despacho de profesores.


- Cuarto de limpieza.

El siguiente edificio es el destinado a labores administrativas y despachos

de profesores, de 40 m de largo por 13 m de ancho:

- 8 departamentos de las distinas asignaturas.

- 3 despachos del equipo directivo.

- 2 baños, masculino y femenino.

- Sala de reunión con padres.

- Administración y conserjería.

- Sala de profesores.

- Biblioteca.

- Sala de caldera.


Fotografía de un pasillo con la iluminación.


El edificio destinado a impartir clases tiene unas dimensiones de 39 X 13

m y cuenta en la planta baja con:

- 4 aulas.

- Taller de Tecnología.

- Taller de Ciencias Naturales.

En la primera planta:

- 7 aulas.

En la segunda planta:

- 3 aulas.

- Taller de Educación Plástica y Visual.

- Aula de Música.


El interior del edificio de aulas es la fachada sur y utilizaremos el tejado de

mejor orientación de este edificio y el tejado de la zona de despachos.

Las superficie útil sobre la que podemos colocar las placas fotovoltaicas es

de 39 x 7,7 m en el edicificio de aulas y de 40 X 6,4 m en la zona de

despachos. La superficie total es de 556m2.


13. LA RADIACIÓN SOLAR

La radiación solar es la energía liberada por el sol al exterior. La radiación

solar se distribuye desde el infrarrojo hasta el ultravioleta (ver apartado

1.2). El sol es un cuerpo negro el cual emite energía siguiendo la Ley de

Planck. La energía solar que llega a la tierra es la irradiancia, que mide la

energía por unidad de tiempo y área. Su unidad es el W/m2. En la

superficie terrestre es de aproximadamente 1000 W/m2.

Existen dos componentes de irradiación incidente sobre un punto:

- Irradiación solar directa, aquella que llega al cuerpo desde el sol.

- Irradiación solar difusa, aquella cuya dirección ha sido modificada

por diversos factores (partículas u objetos con los que choca,

reemisiones de objetos, densidad atmosférica,...)

La suma de ambas es la irradiación total incidente. La tasa de irradiación

depende en cada instante del ángulo que forman la normal a la superficie

en el punto considerado y la dirección de incidencia de los rayos solares.

Se puede decir que los rayos del sol inciden esencialmente paralelos sobre

el planeta. Sin embargo, en cada punto del mismo, localmente considera-

do, la inclinación de la superficie respecto a dichos rayos depende de la

latitud y de la hora del día para una determinada localización en longitud.

En el siguiente mapa de España, aparece recogida la irradiación global y el

potencial eléctrico solar para unos módulos colocados horizontalmente.

Dentro de España, se podría pensar que la irradiación es baja, pero no es

cierto. Recordar lo que dijimos en más ocasiones, que un panel tiene una

temperatura óptima de funcionamiento en 25º C, por lo que las zonas del

sur de España tienen una producción más alta en los meses de primavera

e invierno, pero no en verano. Si la comparación la hacemos con el resto


de Europa, veríamos que el sur de Galicia tiene unos valores superiores a

otros países como Alemania, líder mundial en aprovechamiento de la

energía solar.

Gráfico 18: Irradiación solar y potencial solar eléctrico en España


Una vez que tenemos claros estos conceptos, vamos a calcular la

irradiancia en el instituto. Los siguientes datos están extraídos de la

página de la Comisión Europea a través del PVGIS (Photovoltaic

Geographical Information System ), concretamente en el siguiente enlace:

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/radday.php?lang=es&map=europe

En la siguiente tabla comparamos la irradiancia entre un mes de invierno,

enero, y un mes de primavera, mayo, cuando la irradiancia es más baja y

más alta respectivamente. Estos datos son válidos para un día despejado,

considerando una inclinación de las células fotovoltaicas de 35º y una

orientación de 0º.

En el mes de enero se alzancan valores globales de 400 W/m2 desde las

10 hasta las 14 horas. Sin embargo, en el mes de mayo, para esas mismas

horas, son de 600 W/m2.

HORA IRRADIANCIA

GLOBAL

CIELO CLARO

(W/m2)

IRRADIANCIA

GLOBAL

(W/m2)

IRRADIANCIA

DIRECTA

(W/m2)

IRRADIANCIA

DIFUSA

(W/m2)

8.12 289 167 90 76

9.12 556 304 186 116

10.12 757 404 260 141

11.12 879 462 305 135

12.12 913 478 318 157

13.12 857 451 297 151

14.12 714 382 244 136

15.12 495 273 164 108

16.12 25 41 0 40

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/radday.php?lang=es&map=europe


HORA IRRADIANCIA

GLOBAL

CIELO CLARO

(W/m2)

IRRADIANCIA

GLOBAL

(W/m2)

IRRADIANCIA

DIRECTA

(W/m2)

IRRADIANCIA

DIFUSA

(W/m2)

7.12 304 252 95 154

8.12 544 389 188 195

9.12 761 503 276 220

10.12 929 586 346 232

11.12 1031 635 390 237

12.12 1059 648 402 237

13.12 1012 626 382 236

14.12 893 569 331 230

15.12 711 477 255 215

16.12 485 356 164 187

17.12 245 217 72 141

18.12 46 84 2 80

Para que sean más ilustrativos los datos de los dos meses anteriores,

mostramos las dos gráficas. En el mes de enero, la base es más estrecha y

con menor altura. En el mes de mayo, al haber mayor irradiancia, la base

es más ancha y con mayor altura.


Gráfica 19: Irradiancia en el instituto en el mes de enero

Fuente: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/sunradcalc.php?1

Gráfica 20: Irradiancia en el instituto en el mes de mayo.

Fuente: http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/sunradcalc.php?1

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/sunradcalc.php?1

http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps/sunradcalc.php?1


La gran ventaja que presenta este proyecto es la posibilidad de conseguir

un máximo aprovechamiento durante las horas de apertura del centro. El

instituto tiene los mayores consumos energéticos de 8 a 14 horas,

momentos durante los cuales la irradiancia es elevada.


14. CONSUMO ELÉCTRICO DEL INSTITUTO

Se realizó un trabajo de investigación, inventariando todas las bombillas,

fluorescentes y equipos electrónicos, haciendo una estimación del tiempo

de uso de cada uno de ellos. El resultado fue el siguiente:

PISO BAJO

PASILLO: habilitado 6,30 horas al día (8,30 los lunes) más 1 hora dedicada

diariamente a la limpieza en horario no escolar. Total= 8.30 (lunes) + 6.30

x 4 (de martes a jueves) = 33,5 horas + 1 de limpieza= 34,5 horas

semanales

13 fluorescentes x 36 W (0.036 KW)

Consumo por semana: 0.036 KWh x 13 x 34.5 horas = 16,146 KWh

semanales

2ºC: habilitada todas las sesiones del horario escolar de 50 minutos (6 al

día, 8 los lunes) excepto 4. Total= 8 (lunes) + 6 x 4 (de martes a jueves) x

50 min = 1600 minutos = 26.6 horas semanales

15 fluorescentes x 36W (0.036 KW)

1 cañón x 170 W (0.17 KW)

Consumo por semana: (0.036 KW x 15) + (0.17 KW) x 26.6 horas =

4,264 KWh semanales

2ºA/2ºB: habilitada todas las sesiones del horario escolar de 50 minutos (6

al día, 8 los lunes) excepto 4. Total= 8 (lunes) + 6 x 4 (de martes a jueves)

x 50 min = 1600 minutos = 26.6 horas semanales

9 fluorescentes x 36 W (0.036 Kw)

1 cañón x 170 W (0.17 Kw)


Consumo total semanal de los 2 : (0.036 Kw x 9) + (0.17 Kw) x 26.6

horas x 2 = 8,096 KWh semanales

HALL: habilitado 6,30 horas (8,30 horas los lunes) al día más 1 hora

dedicada diariamente a la limpieza en horario no escolar. Total= 8.30

(lunes) + 6.30 x 4 (de martes a jueves) = 33.5 horas + 1 de limpieza= 34.5

horas semanales

3 fluorescentes x 36 W (0.036 Kw)

8 bombillas x 24 W (0.024 Kw)

Consumo por semana: 0.036 KW x 3 + 0.024 KW x 8 x 34,5 horas =

6,732 KWh semanales

CAFETERÍA: habilitada 6,30 horas (8,30 horas los lunes) al día. Total = 8,30

(lunes) + 6,30 x 4 (de martes a jueves) = 33.5 horas semanales

7 bombillas x 24 W (0,024 KW)

Consumo por semana: 0,024 x 7 x 33.5 = 5,62 KWh semanales

CONSERJERÍA Y SECRETARIA: habilitada 6,30 horas al día (8,30 los lunes).

Total= 8.30 (lunes) + 6.30 x 4 (de martes a jueves) = 33,5 horas + 1 de

limpieza= 34,5 horas semanales


1 ordenador x 200 W (0.2 KW)

1 fotocopiadora x 135 W (0.135 KW)

Total= (0.036 x 4 + 0.2+ 0.135) x 34.5 horas= 0,479 KWh semana-

les

BIBLIOTECA: habilitada 30 minutos cada día. Total= 2,3 horas semanales




Consumo total= (0.036 KW x 6 + 0.2) x 2,3 = 0,95 KWh semanales

TECNOLOGÍA: 20 sesiones (de 50 minutos) a la semana. Total= 20 x 50=

1000 minutos= 16,6 horas semanales


6 ordenadores x 200 W (0.2 KW)

1 portátil x 200 W (0.2 KW)

1 impresora x 80 W (0.08 KW)

2 caladoras x 370 W / 500 W (0.37 KW/ 0,5 KW)

1 sierra de marquetería eléctrica x 120 W (0,12 Kw)

2 taladros x 750 W (0,75 Kw)

2 taladros x 500 W (0,5 Kw)

1 taladro de columna x 350 W (0,35 Kw)

5 soldadores x 12 W (0,012 Kw)

Consumo semanales= (0.036 x 18 + 0.2 x 6 + 0.2 + 0.8 + 0.37 + 0.5

+ 0.12 + 0.75 x 2 + 0.5 x 2 + 0.35 + 0.012 x 5) x 16,6 horas =

112,01 KWh semanales

LABORATORIO: 15 sesiones (de 50 minutos) a la semana. Total= 15 x 50=

750 minutos= 12.5 horas.


6 lupas binoculares x 10 W (0.01 KW)

4 microscopios x 20 W (0.02 KW)

Consumo semanal= (0.036 x 15 + 0.01 + 0.02) x 12.5 horas= 7,12

KWh semanales

DEPARTAMENTOS





semanales


Consumo semanal= (0,036 x 11) x 34.5 = 13,662 KWh semanales

SALA PROFESORES

6 fluorescentes x 36 W (0,036 KW)

1 ordenador x 200 W (0,2 KW)

Consumo total= (0.036 x 6 + 0.2) x 35,5 = 14, 76 KWh x semana

3 DEPARTAMENTOS (cada uno)

1 ordenador x 200W (0.2 KW)

1 fluorescente x 36 W (0.036 KW)

Consumo total de los 3= (0.2 + 0.036) x 35,5 x 3= 25, 134 KWh

semanales

DEPARTAMENTO SOCIALES/ LENGUA/ MATEMÁTICAS




Consumo total semanal de los 3 = (0.2 + 0.036 + 0.08) x 35.5 x 3 =

33.65 KWh semanales

DEPARTAMENTO INGLÉS/ FRANCÉS




1 televisión (en desuso)

Consumo total semanal de los 2= (0.036 + 0.2) x 35.5 x 2 = 16,75

KWh semanales

JEFATURA DE ESTUDIOS




1 escáner x 50 W (0.05 KW)

Consumo semanal= (0.036 x 2 + 0.08 + 0.2 + 0.05) x 35.5 = 14,271

Kwh semanales

DIRECCIÓN



1 teléfono x 40 W (0.04 KW)

1 escáner x 50 W (0.05 KW)

Consumo semanal = (0.036 x 2 + 0.2 +0.04 + 0.05) x 35.5 =12,85

KWh semanales

PRIMER PISO




semanales


Consumo semanal= 0.036 x 15 x 34.5 = 18,63 KWh semanales


APOYO: 19 sesiones a la semana. Total= 19 x 50= 950 minutos = 15, 83

horas



Consumo total= (0.2 + 0.036) x 15,83= 3,73 KWh semanales

GRUPO FLEXIBLE 2º: 14 sesiones a la semana. Total= 14 x 50 min= 700

minutos = 11.6 horas


1 cañón x 170 W (0.17 KW)

Consumo total= (0.036 x 9 + 0.17) x 11.6= 5,7 KWh semanales

3ºA/ 3ºDC/ 3ºB: habilitada todas las sesiones del horario escolar (6 al día,

8 los lunes) excepto 7. Total= (6 x 4 + 8 - 7) x 50 = 1250 minutos= 20.83

horas


1 cañón x 170 W (0.17 KW)

Consumo semanal de las 3= (0.036 x 9 + 0.17) x 20.83 x 3= 30,87

KWh semanales

1ºA/1ºB/1ºC: todas las sesiones del horario escolar (6 al día, 8 los lunes)

excepto 3. Total= (6 x 4 + 8 - 3) x 50 = 1450 minutos= 24.16 horas


1 cañón x 170 W (0.17 KW)

Consumo semanal de las 3= (0.036 x 9 + 0.17) x 24.16 x 3= 35,80

KWh semanales

SEGUNDO PISO





semanales

15 fluorescentes x 36 W

Consumo semanal= 0.036 x 15 x 35.5 = 19,17 KWh semanales

PLÁSTICA: habilitada 10 sesiones a la semana. Total= 10 x 50 = 500

minutos= 8,3 horas


1 calefactor x 2000 W (2 KW) (solo usado en diciembre, enero y fe-

brero)

1 deshumidificador x 220 W (0.22 KW)

Consumo semanal en diciembre, enero y febrero = (0.036 x 12 + 2 +

0.22) x 8.3 = 22,01 KWh semanales

Consumo semanal en septiembre, octubre, noviembre, marzo, abril y

junio= (0.036 + 0.22) x 8,3= 2,12 KWh semanales

INFORMÁTICA: 3 sesiones por día. Total= 3 x 50= 150 minutos= 2.5 horas

18 ordenadores x 200 W (0.2 KW)

1 portátil x 200 W (0.2 KW)


1 cañón x 170 W (0.17 KW)

Consumo semanal= (0.2 x 18 + 0.2 + 0.036 x 12 + 0.17) x 2,5= 10,10

KWh semanales

MÚSICA: 16 sesiones a la semana. Total= 16 x 50 minutos= 800 minutos=

13.3 horas



1 cañón x 170 W (0.17 KW)


Consumo total= (0.036 x 6 + 0.17 + 0.2) x 13.3 = 7.7 KWh semana-

les

4ºA/4ºB/4ºDC: habilitada todas las sesiones del horario escolar (6 al día, 8

los lunes) excepto 2. Total= (6 x 4 + 8 - 2) x 50= 1500 minutos= 25 horas

semanales


1 cañón x 170 W (0.17 KW)

Consumo total de las 3= (0.036 x 9 + 0.17) x 25 x 3= 37.05 KWh

semanales

CONSUMO TOTAL DEL EDIFICIO (a cada aula le sumaremos 15 minutos de

limpieza diaria= 1.25 horas semanales dedicadas a la limpieza en cada

aula). Limpieza: 0.036 KW x 187 fluorescentes x 1,25 horas = 8,415 KW

semanales

175 días lectivos x 497,401 Kw escolares + 42,075 Kw de limpieza=

94.408,03 KWh anuales.


15. INSTALACIÓN DE LAS PLACAS SOLARES

Teniendo en cuenta estos consumos, hicimos el cálculo de las placas

solares que podíamos instalar:

La produccion de energia en los tejados del instituto depende de la

cantidad de celulas solares que se puedan instalar, el rendimiento de

las placas, y la radiaccion solar que haya a lo largo del año.

Para saber cuántas placas y qué superficie de placas solares se

puede instalar es necesario calcular la superficie de paneles que

vamos a poder colocar en los tejados. Habíamos dicho que

contábamos con una superficie de 39 x 7,7 m en el edicificio de

aulas y de 40 X 6,4 m en la zona de despachos.

La eleccion de la placa solar depende básicamente de cuestiones

económicas, de rendimiento, además de consideraciones de

mantenimiento. Parte de esas cuestiones se escapan al alcance de

este trabajo. Tratamos de mostrar el aprovechamiento de la energía

solar en un edificio publico. Obviamos por tanto el proceso de

elección de una placa solar y asumimos una placa comercial aleatoria,

de una marca determinada bien conocida. El modelo de placa

elegido es Sunmodule Plus SW 230 (las características técnicas se

encuentran en (http://www.solarworld.es/index.php?id=1404).

La superfie de la placa solar mencionada es de 1m.x1,67m (1,67m2).

Con estas dimensiones podríamos colocar 161 placas en la zona de

aulas con una disposición horizontal (23 placas por 7 filas) y en la

zona de despachos, con una disposición vertical nos permitir í a

colocar 120 placas (40 placas por 3 filas), que hacen un total de 181

paneles solares.

http://www.solarworld.es/index.php?id=1404


Gráfico 21: Colocación de las placas en la zona de aulas.

Gráfico 22: Colocación de las placas en la zona de despachos.

Sabiendo el número de placas solares para las que tenemos sitio en

los tejados podemos calcular la electricidad producida por nuestro

sistema.

La electricidad producida depende del número de paneles solares, de

su orientación con respecto al sol y también de la radiacion solar en

Redondela.

La orientacion de los paneles solares se define mediante dos ángulos,

la orientación con respecto al Sol (el sur se considera 0 grados, y

seria la mejor orientacion), y la inclinación con respecto al plano

horizontal (0 grados se considera plano).

En nuetro caso al estar apoyadas las placas solares sobre el tejado

tenemos que la inclinación es la propia del tejado, 35 grados.


La generación de la energía solar estimada usando la herramienta

online de PVGIS (Photovoltaic Geographical Information System)

para la zona de despachos es:

Location: 42 17'1" North, 8 36'26" West, Elevation: 15 m a.s.l.,

Nominal power of the PV system: 0.2 kW (crystalline silicon)

Estimated losses due to temperature: 15.6% (using local ambient

temperature)

Estimated loss due to angular reflectance effects: 2.8%

Other losses (cables, inverter etc.): 14.0%

Combined PV system losses: 29.5%


Fixed system: inclination=35º,

orientation=30º

Month Ed Em Hd Hm

Jan 0.49 15.3 2.67 82.7

Feb 0.60 16.9 3.30 92.4

Mar 0.86 26.8 4.86 151

Apr 0.88 26.4 5.02 151

May 0.97 30.1 5.59 173

Jun 1.06 31.8 6.19 186

Jul 1.01 31.2 5.87 182

Aug 1.04 32.1 6.09 189

Sep 0.90 26.9 5.18 155

Oct 0.71 22.2 4.03 125

Nov 0.52 15.7 2.85 85.6

Dec 0.36 11.2 1.95 60.5

Yearly

average 0.785 23.9 4.47 136

Total for

year 286 1630

Tabla 10: Producción energía eléctrica zona de despachos.

Ed: Average daily electricity production from the given system (kWh)

Em: Average monthly electricity production from the given system (kWh)

Hd: Average daily sum of global irradiation per square meter received by the

modules of the given system (kWh/m2)

Hm: Average sum of global irradiation per square meter received by the modules

of the given system (kWh/m2)

Hemos hecho los calculos para una placa como la anteriormente


elegida de 250 Watios (0,25 Kilowatios) con una inclinación de 35

grados (la del tejado) y con una orientacion (ángulo azimut) de 30

grados.

El resultado es que una de esas placas produce al año 286kwh al

año.

Como en esa parte del instituto tenemos 161 celulas solares iguales,

obtenemos: 286x120 = 34.320 kwh

Repetimos el cálculo para la parte norte del instituto, la zona de

aulas, cuyo tejado esta igual de inclinado, pero tiene distinta

orientación (ángulo azimut) que es de 60 grados.

Obtenemos los siguiente resultados:

Location: 42h 17'1" North, 8h 36'26" West, Elevation: 15 m a.s.l.,

Solar radiation database used: PVGIS-classic

Nominal power of the PV system: 0.2 kW (crystalline silicon)

Estimated losses due to temperature: 15.6% (using local ambient temperature)

Estimated loss due to angular reflectance effects: 3.0%

Other losses (cables, inverter etc.): 14.0%

Combined PV system losses: 29.6%

Fixed system: inclination=35º

orientation=60º

Month Ed Em Hd Hm

Jan 0.41 12.6 2.20 68.3

Feb 0.52 14.6 2.85 79.8

Mar 0.79 24.3 4.41 137


Apr 0.84 25.3 4.82 145

May 0.96 29.8 5.53 171

Jun 1.07 32.0 6.23 187

Jul 1.00 31.0 5.84 181

Aug 1.00 31.0 5.89 183

Sep 0.83 24.9 4.77 143

Oct 0.62 19.4 3.52 109

Nov 0.44 13.1 2.39 71.6

Dec 0.30 9.24 1.63 50.5

Yearly

average 0.732 22.3 4.18 127

Total for

year 267 1530

Tabla 11: Producción energía eléctrica zona de aulas.

Ed: Average daily electricity production from the given system (kWh)

Em: Average monthly electricity production from the given system (kWh)

Hd: Average daily sum of global irradiation per square meter received by the modules

of the given system (kWh/m2)

Hm: Average sum of global irradiation per square meter received by the modules of the

given system (kWh/m2)

El resultado es que una de esas placas produce al año 267kwh al

año.

Como en esa parte del instituto tenemos 161 celulas solares iguales,

obtenemos:

267x161 = 42.987 kwh

Resumiendo las dos partes del Colegio tenemos. En la zona de

despachos 34.320 kwh año y en la zona de aulas 42.987 kwh año. La

producción eléctrica total en el colegio sería de 77.307 kwh año.

Como vimos en el punto anterior, el consumo total del instituto es


de 94.408,03 Kwh año. Con la instalación solar fotovoltaica seríamos

capaces de autoabastacernos el 80 % del consumo eléctrico.

Sin citar a ninguna empresa eléctrica del mercado, el precio del KWh

está en 0,142349 Euros/KWh. Sabiendo que nuestro consumo es de

94.408,03, tenemos un coste de 13.438,88 Euros. Si conseguimos

ahorrar el 80 % de esta factura, 10.751,11 Euros, la amortización del

gasto de la compra e instalación se conseguiría en pocos años.

Foto: industria en Redondela con máximo aprovechamiento del tejado.


16. BIBLIOGRAFÍA

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evaluación económica, comparativa y modelos, 2009.

DOLDÁN GARCÍA, X.R. :“La situación energética gallega en el contexto

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Instituto Enerxético de Galicia: Programa de Fomento da Enerxía solar en

Galicia, 2009.


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Ministerio de Industria, turismo y Comercio: El sol puede ser tuyo, 2008.

Ministerio de Industria, turismo y Comercio: Guía Práctica de energía.

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http://www.planetseed.com/es/home, Excelencia de Schlumberger en el

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El comercio de los derechos de emisión en España, Guía Explicativa 2009.

http://www.magrama.gob.es/es/cambio-climatico/temas/comercio-de-derechos-de-

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R. J. VAN DER A, M. A. F. ALLAART, and H. J. ESKES: Multi Sensor reanalysis

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Technology

Instalación de placas solares en el ies illa de san simón