Ejercicios: Sistemas y mercados energéticos

Clasifica estas fuentes de energía en renovables y no renovables, justificando brevemente cada caso: (a) solar, (b) carbón, (c) eólica, (d) gas natural, (e) hidroeléctrica y (f) nuclear.

Enumera los suministros de energía habituales que llegan a una vivienda (electricidad, gas...) y explica qué aparato mide el consumo de cada uno y en qué unidad se factura.

Explica con un ejemplo doméstico la diferencia entre potencia (se mide en $\text{kW}$) y energía (se mide en $\text{kW} \times \text{h}$): usa el caso de un horno de $2000\ \text{W}$ encendido durante media hora para ilustrar ambas magnitudes.

Explica la diferencia entre energía primaria (la fuente tal como se obtiene: sol, gas, uranio) y energía final (la que usas: electricidad en el enchufe, gasolina en la gasolinera), con un ejemplo de conversión de una en otra.

El medidor inteligente de electricidad mide y comunica el consumo. Explica qué mide exactamente, con qué frecuencia envía los datos a la compañía y una ventaja que tiene frente al medidor antiguo.

La potencia contratada es el máximo que puedes usar a la vez en casa. Explica qué ocurre si conectas aparatos que la superan (se dispara el interruptor automático y se corta la luz) y cómo se soluciona la situación.

Nombra tres fuentes de energía renovable y escribe de qué fenómeno natural se aprovecha cada una (radiación solar, viento, agua embalsada o en movimiento).

En la factura se cobran los $\text{kW} \times \text{h}$. Explica qué representa $1\ \text{kW} \times \text{h}$ con un ejemplo (un aparato de $1000\ \text{W}$ funcionando una hora) y por qué es una unidad de energía y no de potencia.

La figura muestra la cadena que lleva la electricidad desde donde se genera hasta una vivienda, pero una de las etapas está tapada con un signo de interrogación, como se muestra en la figura.

Indica qué etapa falta en la cadena, explica qué ocurre en ella y razona por qué esa etapa se realiza a tensiones altísimas en lugar de hacerlo directamente a $220\ \text{V}$.

Una factura de electricidad suele incluir un cargo por potencia (por la potencia contratada, aunque no se use) y un cargo por energía (por los $\text{kW} \times \text{h}$ consumidos). Explica qué paga cada cargo y analiza qué ocurriría con la factura de una vivienda que contrata mucha potencia pero consume poca energía.

El «mix energético» de un país es el reparto de fuentes con que genera su electricidad. Analiza por qué importa tanto ese reparto en tres aspectos: dependencia de otros países, estabilidad del precio y emisiones de gases de efecto invernadero, poniendo un ejemplo de fuente en cada razonamiento.

Un apartamento tiene contratados $4.4\ \text{kW}$ de potencia. Calcula si pueden funcionar a la vez el horno ($2\ \text{kW}$), la lavadora ($2\ \text{kW}$) y la estufa eléctrica ($1\ \text{kW}$), sumando sus potencias, y explica dos decisiones prácticas que evitarían superar el límite sin cambiar de tarifa.

Las tarifas por horario (time-of-use) reparten el día en periodos con precios distintos. Explica en qué consisten, qué aparatos de una casa conviene programar en las horas baratas (calentador de agua eléctrico, lavadora, lavavajillas) y por qué esos aparatos admiten esperar y otros no.

Entre la central eléctrica y tu casa hay varios transformadores. Explica qué hace un transformador, por qué se sube el voltaje para transportar la electricidad y se baja para consumirla (relación con las pérdidas en los cables) y dónde has visto transformadores en tu ciudad (subestaciones, cajas metálicas en el suelo, postes).

La energía solar es barata pero intermitente; el gas es caro pero está disponible a demanda. Explica qué es la intermitencia de las renovables y tres formas de gestionarla en el sistema eléctrico (embalses reversibles, baterías, interconexiones entre países).

Una factura tiene un cargo fijo de $\$10$ y un consumo de $250\ \text{kW} \times \text{h}$ a $0{,}\$18$ el $\text{kW} \times \text{h}$. (a) Calcula el importe total sin impuestos. (b) Calcula qué porcentaje del total corresponde al consumo y cuál al cargo fijo. (c) Razona a quién perjudica más un cargo fijo alto: a quien consume mucho o a quien consume poco.