Proyectos Energía 2100
(Traducción al 
castellano autorizada del trabajo del Prof. Rick Tarara, Saint Mary's College.
El original en inglés está 
aquí, y la traducción en catalán 
aquí. Para
cualquier aspecto relacionado con la traducción al castellano escribid a Yuri Milachay a Marisa Cano o a Albert Gras. Página principal del Prof. Tarara: aquí).
Energía 2100 puede servir como ejercicio para estudiantes de Física General, o
en un curso que trate de cuestiones energéticas a nivel global o local. Los
alumnos pueden trabajar en grupos. El material educativo (y, por lo tanto, los
detalles del proyecto) se ha originado en los EE.UU., pero los ejercicios se
pueden adaptar fácilmente a otras áreas del mundo.
Formulación del ejercicio
Procedimiento de trabajo
Ejemplos de proyectos
(Vuelve a la página principal de programas del Prof. R. Tarara)
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Ejercicio/Tarea/Proyecto Energía 2100: Un sistema de distribución de energía
para los EE.UU.
Escenario a 100 años vista: 2106
Es el año 2106 la población de los EE.UU. ha llegado a los 450 millones de
personas, y se ha estabilizado. Por causa de los suministros que escasean, los
precios elevados y las preocupaciones por el calentamiento global, el petróleo y
el gas natural han dejado de ser las fuentes de energía más utilizadas. Se han
hecho muchos esfuerzos para mejorar la eficiencia energética y la conservación
de la energía, se ha reducido el uso per capita promedio a 55 000 kWh/año
(lo que implica una reducción global de un 25%). La energía necesaria procede de
las fuentes siguientes:
Biomasa 10%
Carbón 20%
Eólica 25%
Geotérmica 5%
Hidráulica 3%
Nuclear 12%
Solar 25%
La necesidad de almacenar energía, especialmente la proveniente de fuentes
eólicas y solares, así como la necesidad de tener un combustible transportable
alternativo al petróleo se ha resuelto principalmente a base de usar hidrógeno.
Proyecto
Organizad los grupos de trabajo y analizad, en detalle, cómo se podrán alcanzar
los objetivos señalados. Deben explicar las tecnologías que hagan falta,
los costos de capital necesarios por poner en marcha el sistema, los costos
operativos necesarios por mantener el suministro de energía, el uso de terreno y
la consideración de cualquier impacto ambiental. Se proponen 8 temas para los
grupos de trabajo:
Biomasa
Carbón
Eólica
Geotérmica
Hidráulica
Nuclear
Solar
Eficiencia y conservación
Hidrógeno/almacenamiento
Procedimiento
a) Constituid los grupos de trabajo y asignaremos los temas por sorteo.
b) Cada grupo se reunirá con el profesor para definir mejor cada proyecto
d) Se hará un seguimiento periódico del trabajo.
Resultados que han de presentar cada grupo de
trabajo (y que se colgarán en Internet)
Importante: TODO lo que se escriba y se diga se debe poder entender al nivel de
los estudiantes. No entréis en cuestiones técnicas innecesarias ni copiéis
directamente de la bibliografía o
webgrafía.
a) Una presentación PowerPoint de 15' de su tema (unas 15 diapositivas).
La presentación debe mostrar la información esencial, tanto sobre la fuente
particular de energía como de los detalles de cómo esta fuente de energía encaja
en el plan general (número de unidades, costes de capital, costes de operación,
uso de terreno, impacto ambiental, etc.). Evitad efectos especiales
(animaciones, color, sonido, etc.).
b) Un póster.
c) Un resumen del tema, en una página, que muestro claramente el más esencial
del proyecto.
Calificaciones
PowerPoint 60%
Póster 25%
Resumen 15%
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Ejemplo de procedimiento de trabajo
Calculad las necesidades energéticas globales en términos de potencia y de
energía, y haced también el cálculo para cada fuente de energía y los ahorros en
eficiencia y conservación.
Almacenamiento: Al menos la mitad de la energía solar y ¼ de la eólica se
han de almacenar de forma que se asegure la demanda de energía.
De cada fuente de energía:
1) Determinad la tecnología básica que involucra y explíquela en un lenguaje
comprensible para compañeras y compañeros de clase.
2) Decidíos por una unidad básica - 1 planta generadora de energía típica, un
generador, etc.
a) Estandarizad las medidas (en potencia o energía);
b) buscad la eficiencia operativa típica;
c) encontrad la vida media esperada;
d) calculad el número de unidades que deben reemplazarse durante los 100 años
del proyecto;
c) calculad el número total de unidades necesarias;
d) calculad el capital necesario por unidad y total;
e) calculad el área de terreno necesario por unidad y total.
3) Encontrad el costo típico de operación por unidad (combustible, operarios,
administrativos, mantenimiento, etc.). Determinad el coste global por kWh de
energía suministrada.
4) Determinad el impacto ambiental del recurso energético.
Preocupaciones específicas:
Biomasa: Considerad tanto el uso térmico como la generación eléctrica. La
elección del combustible concreto y el uso del terreno serán factores
importantes.
Carbón: Los costos de combustible son un factor importante. Buscad
tecnologías que proporcionan un uso más limpio del carbón (emisiones reducidas).
Considerad tecnologías que reduzcan las emisiones de CO2
Eólica: La vida de operación y el uso de terreno serán factores
fundamentales. Hay mucha información en páginas Web comerciales que venden
generadores eólicos.
Geotérmica: Las limitaciones geográficas los elevados costes de
mantenimiento serán factores importantes.
Nuclear: Tened en cuenta el reemplazo de las plantas que operan en la
actualidad, los costes de cerrar plantas y de almacenar los residuos.
Concentraos en las tecnologías de generación más novedosas.
Solar: El coste, vida de operación y uso de terreno serán factores
fundamentales. Los paneles solares comerciales se pueden usar para estimar los
costes actuales pero se deben reducir los costes (en base a algunas referencias)
por tal de hacer el sistema viable.
Eficiencia y conservación: explicad exactamente como se ahorrará energía.
Qué tecnologías se usarán y justifíquelas con datos. Id con cuidado sobre como
proponéis el ahorro y la reducción del consumo (por ejemplo, con respecto al
transporte, compartiendo vehículos privados). Haced una revisión exhaustiva
sobre el uso actual, la eficiencia de las tecnologías y las estrategias de
conservación,
Hidrógeno/Almacenamiento. Una parte del trabajo es ver las
tecnologías, pero la otra es considerar los cambios en la infraestructura
necesarios para implementar estas tecnologías y por estimar los costes. Un
ejemplo seria un nuevo sistema de cañerías capaces de transportar hidrógeno.
Algunos recursos en la Web:
0) No olvidéis que pueden haber también libros o revistas que os sean de
utilidad para el proyecto.
1) Los recursos que busquéis en la Web se han de evaluar con criterios como los
siguientes, antes de usarlos:
a) Autoridad del lugar Web: las páginas Web oficiales o de empresas son las
mejores, y después vienen las universitarias si están "basadas en búsqueda" o no
en proyectos de estudiantes. Los lugares Web de individuos se han de evitar
b) Están actualizados? Muchos de la información que necesitaréis cambia cada
mes, o cada año. Cuanto más reciente la información, mejor.
c) Si hace falta usar información antigua, se ha de actualizar (por ejemplo en
los costes, y usar el IPC anual oficial por ajustar los costes al valor actual).
3) Lugares sugeridos (y enlaces que se dan):
http://www.eia.doe.gov/
Información energética del gobierno
http://www.energy.gov/engine/
contenido del Ministerio de energía
http://www.cia.gov/cia/publications/factbook/index.html
Hechos sobre el mundo, de la CIA
Las energías solar y eólica tienen numerosos lugares Web comerciales.
Eficiencia y conservación:
http://www.fhwa.dote.gov/index.html Ministerio Federal de
autopistas
Almacenamiento: buscad las cañerías existentes.
Usad también buscadores como Google (también para imágenes)
Importante: Parte de vuestra tarea es centraros en el tipo de información
y de datos que realmente son necesarias para cada proyecto. NO ES suficiente
aparecer (en las citas periódicas de revisión del proyecto con el profesor) con
100 páginas copiadas de Internet: esto es derrochar papel. Debéis encontrar y
subrayar la información adecuada (o al menos que parezca adecuada) y los datos
correspondientes antes de la reunión. Te ayudaré a procesar la información de
manera consistente de cara al proyecto final.
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Mostramos, acto seguido, las presentaciones PowerPoint resultantes de los
proyectos de 2005
Se han incorporado algunas correcciones y formateado (en rojo), pero no se
garantiza la exactitud de ninguna información.
NOTA: TRADUCCIÓN EN MARCHA...
Biomasa Carbón Eólica Geotérmica Hidráulica Nuclear Solar Eficiencia y
conservación Almacenamiento de energía
Y mostramos algunas fotografías de pósteres (del curso 2002). Aún cuando no se
puedan leer los detalles, os podéis hacer una idea global
(Nota: por razones obvias, estas imágenes no se traducirán)
Biomasa Carbón 1 o 2 Eólica Geotérmica Hidráulica Hidrógeno Nuclear Solar Eficiencia Conservación Almacenamiento de energía
