Producción y uso responsable de la energía

El mix eléctrico español de un año se puede aproximar así: eólica $25\ \%$, nuclear $20\ \%$, solar $17\ \%$, ciclos combinados de gas $15\ \%$, hidráulica $12\ \%$ y otras fuentes $11\ \%$, como se muestra en el gráfico.

1. a) Considerando renovables la eólica, la solar y la hidráulica, ¿qué porcentaje de la electricidad española fue renovable?
2. b) Comprueba que todos los porcentajes del mix suman $100\ \%$.

Clasifica estas fuentes de energía en renovables y no renovables, y justifica tu elección en cada caso: viento, carbón, uranio, Sol, gas natural y biomasa.

La demanda eléctrica anual de España es de unos $250\ \text{TWh}$. Con el mix aproximado del año pasado (eólica $25\ \%$, solar $17\ \%$):

1. a) ¿Cuántos $\text{TWh}$ produjo la eólica?
2. b) ¿Cuántos $\text{TWh}$ produjo la solar?
3. c) ¿Cuántos $\text{TWh}$ sumaron entre ambas?

Una bombilla LED de $10\ \text{W}$ da la misma luz que una incandescente de $60\ \text{W}$, como se muestra en la figura.

1. a) Calcula la energía que consume cada una si están encendidas $5\ \text{h}$, en $\text{kWh}$.
2. b) ¿Cuál de las dos es más eficiente? Explícalo con los resultados.

Un parque eólico tiene una potencia máxima de $100\ \text{MW}$, pero el viento no sopla siempre igual, así que su factor de carga (porcentaje medio sobre la potencia máxima) es del $30\ \%$, como se muestra en la gráfica.

1. a) ¿Cuál es su potencia media?
2. b) ¿Cuánta energía produce en un día, en $\text{MWh}$?

Una central nuclear de $1000\ \text{MW}$ de potencia funciona $8000\ \text{h}$ al año.

1. a) ¿Cuánta energía eléctrica produce en un año, en $\text{MWh}$? Exprésala también en $\text{TWh}$.
2. b) Si esa misma energía se produjera quemando gas, que emite $0,45\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$ por $\text{kWh}$, ¿cuántas toneladas de $\text{CO}_2$ se emitirían? La nuclear prácticamente no emite $\text{CO}_2$ al funcionar: ¿cuántas toneladas evita al año frente al gas?
3. c) Expón dos ventajas y dos problemas de la energía nuclear, y termina dando tu opinión argumentada sobre si debe formar parte del mix eléctrico.

Producir $1\ \text{kWh}$ de electricidad en España emite de media unos $0,15\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$ a la atmósfera. Si una vivienda consume $300\ \text{kWh}$ en un mes, ¿cuántos kilogramos de $\text{CO}_2$ corresponden a ese consumo?

Para un trayecto de $400\ \text{km}$ se comparan dos opciones por persona:

• Coche de gasolina que consume $6\ \text{L}$ cada $100\ \text{km}$ y en el que viaja una sola persona ($2,3\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$ por litro).

• Tren eléctrico que consume $12\ \text{kWh}$ por viajero en ese trayecto ($0,15\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$ por $\text{kWh}$).

1. a) Calcula las emisiones de $\text{CO}_2$ del trayecto en cada opción.
2. b) ¿Cuántas veces emite más el coche que el tren en este caso? Redondea a un decimal.

Un coche eléctrico consume $16\ \text{kWh}$ cada $100\ \text{km}$. Su huella depende de cómo se haya producido la electricidad (factores de emisión: mix español actual $0,15\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$ por $\text{kWh}$; electricidad de carbón $0,9\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$ por $\text{kWh}$). Un coche de gasolina comparable emite $13,8\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$ cada $100\ \text{km}$.

1. a) Calcula los kilogramos de $\text{CO}_2$ cada $100\ \text{km}$ del eléctrico con el mix actual y con electricidad de carbón.
2. b) Compara los tres casos: ¿con qué electricidad el coche eléctrico emite incluso más que el de gasolina?
3. c) Con estos datos, escribe un argumento breve a favor del coche eléctrico y otro que matice esa conclusión, mencionando el papel del mix eléctrico.

En un portal se cambian $10$ bombillas incandescentes de $60\ \text{W}$ por LED de $9\ \text{W}$. Están encendidas $4\ \text{h}$ al día durante $365$ días al año.

1. a) ¿Cuántos $\text{kWh}$ se ahorran en un año? Redondea a un decimal.
2. b) Si el precio es de $0,16\ \text{€/kWh}$, ¿cuántos euros se ahorran al año?

En el mix eléctrico español aproximado, los ciclos combinados de gas producen el $15\ \%$ de una demanda anual de $250\ \text{TWh}$ y emiten $0,45\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$ por $\text{kWh}$. El gráfico resume los datos del mix, actual y futuro:

1. a) ¿Cuántos $\text{TWh}$ produce hoy el gas?
2. b) En un escenario futuro la eólica sube del $25\ \%$ al $35\ \%$ y el gas baja del $15\ \%$ al $5\ \%$, manteniéndose la demanda. ¿Cuántos $\text{TWh}$ de gas se dejan de producir?
3. c) ¿Cuántas toneladas de $\text{CO}_2$ se evitarían al año con ese cambio? Expresa el resultado en notación científica.
4. d) El gas suele usarse de respaldo cuando no hay viento ni Sol. Explica qué problema técnico habría que resolver para reducirlo al mínimo y nombra una posible solución.

Un pueblo de $5000$ hogares quiere abastecerse solo con energía solar. Cada hogar consume de media $10\ \text{kWh}$ al día, y los paneles producen en esa zona unos $0,25\ \text{kWh}$ al día por cada $\text{m}^2$ instalado. El esquema muestra el flujo de energía entre los paneles, los hogares y las baterías:

1. a) ¿Cuánta energía consume el pueblo al día, en $\text{MWh}$?
2. b) ¿Cuántos $\text{m}^2$ de paneles harían falta? Expresa el resultado también en hectáreas ($1\ \text{ha} = 10000\ \text{m}^2$).
3. c) Si el $40\ \%$ del consumo se produce de noche, ¿cuánta energía, en $\text{MWh}$, deberían almacenar las baterías del pueblo cada día?
4. d) Expón dos retos técnicos o territoriales de abastecer un pueblo solo con solar y una posible solución para cada uno.

Una instalación de placas solares cuesta $4000\ \text{€}$ y ahorra $500\ \text{€}$ al año en la factura de la luz. La gráfica muestra la inversión y el ahorro acumulado:

¿Cuántos años tarda en amortizarse, es decir, en recuperar el dinero invertido con el ahorro?

Una instalación de placas solares cuesta $5000\ \text{€}$ y produce $4000\ \text{kWh}$ al año que la familia deja de comprar a $0,16\ \text{€/kWh}$.

1. a) ¿Cuántos euros ahorra al año?
2. b) ¿Cuántos años tarda en amortizarse? Redondea a un decimal.
3. c) Si una subvención paga el $30\ \%$ de la instalación, ¿en cuánto queda el tiempo de amortización?
4. d) Las placas duran unos $25\ \text{años}$. ¿Cuánto dinero habrán ahorrado en total en ese tiempo (sin subvención)? Comenta si la inversión merece la pena.

Una vivienda consume $9000\ \text{kWh}$ de gas al año en calefacción, a $0,07\ \text{€/kWh}$. Aislar la fachada cuesta $3000\ \text{€}$ y reduce el consumo un $30\ \%$.

1. a) ¿Cuánto cuesta la calefacción al año antes de aislar?
2. b) ¿Cuántos euros ahorra el aislamiento cada año?
3. c) ¿Cuál es el tiempo de retorno de la inversión? Redondea a un decimal.
4. d) Si una ayuda pública cubre el $40\ \%$ del coste del aislamiento, ¿cuál sería el nuevo tiempo de retorno? Comenta cómo influyen las ayudas en las decisiones de ahorro energético.