Energía y sistemas urbanos

Marco teórico del análisis.

Energia. Una primera reflexión.

Si la energía no se puede destruir, tan solo transformar..

¿ Tiene sentido decir que se consume energía ?

¿ Quizá lo que se consume no es energía ?

en definitiva …

¿ Qué es energía ?

Energia. Definición.

Windpower.com

definicion.org

wordnet.princeton.edu

Los sistemas del planeta tierra… no utilizan energía, sinó

exergía : la energía libre, el desequilibrio, la diferencia con el

entorno.

Energia. Definición.

La energía es la cantidad de trabajo que un sistema es capaz de

realizar con las variables termodinámicas del entorno en condiciones

muy especiales: Temperatura: 0 K; Presión: 0 atm, masa infinita.

Exergía. Definición.

La cantidad de trabajo que un sistema puede realizar hasta llegar al

equilibrio con el entorno se denomina exergía.

Temperatura 300 K; Presión > 101325 Pa

Y el consumo de la exergía proviene siempre de la diferencia o

del desequilibrio entre el sistema y entorno.

Así pues, el trabajo es una propiedad exclusiva de la exergía y

no de la energía !

Energía . La primera ley.

La energía ni se crea ni se destruye,

sólo se transforma.

Tiempo

E

Sistema aislado

E

0=Δ aisladoE

Energía. La segunda ley

La exergía disminuye con el tiempo.

Tiempo

Ex

Sistema aislado

Ex

0≤Δ aisladoEx

Energía. La segunda ley

La entropía aumenta con el tiempo.

Tiempo

S

Sistema aislado

S

0≥Δ aisladoS

Energía y la segunda ley

Sistema aislado

SThG Δ−Δ=Δ Energía libre de Gibbs.

0=Δh STG Δ−=Δ

Exergía, energía libre …

Entropía y exergía son “equivalentes”

Para un sistema aislado o considerando sistema + entorno …

Ofertas y demandas por tipos

• Endosomática, exosomática

• Alta exergía, baja exergía: calor y frio (climat.), ACS, iluminación, cocina,

electrodomésticos, etc

En la demanda ... o consumo

En la oferta• Renovables, no renovables

• Locales, externas

• Alta exergía, baja exergía

• Reactivas nucleares, reactivas químicas, captación física, captación electromagnética.

• Estado físico: sólido, líquido, gas

• y más ...

CONSUMO UNITARIO =

CONSUMO UNITARIO ( factores humanos, físico técnicos, tecnológicos)

Relación entre consumo y demanda

Factores tecnológicos

Factores físico-técnicos

Factores humanos

Relación entre consumo y demanda

Factores físico-tècnicos

Factores tecnológicos

DEMANDAteorica

Factores tecnològicos

CONSUMOreal

DEMANDA real

Factores físico-técnicos

Factores humanos

(2)

> =<

Factores standarizados

CONSUMO teórico

CONSUMO TOTAL = ( DEMANDA UNITARIA ) x ( EFICIENCIAMEDIA ) x ( Nº ELEMENTOSENERGÍVOROS )

DEMANDA= DEMANDA (sistema, entorno, hábitos )

EFICIENCIA = EFICIENCIA (sistema, entorno, tecnología)

Nº ELEMENTOS = Nº ELEMENTOS (recursos)

Ya volveremos …

¿Qué tipo de función representan en el tiempo ? eficiencia

Nº elementos

Relación entre consumo y demanda

• Endosomática, exosomática

• Según usos: Calor y frio (climat.), ACS, iluminación, cocina, trabajo

En la demanda

agua caliente trabajo iluminación electrodomésticos calor desplazamiento

En la oferta

• Renovables, no renovables

• Locales, externas

• Alta i baja exergia

reactivas nucleares, reactivas químicas, captación de flujos

• Estado físico: sólido, liquido, gas

• Y más…

Clasificaciones

• Naturaleza de captación:

Renovables: energía captada en los flujos de la biosfera ( hidràulicos, eòlicos, solares, geotérmicos) o en la acumulación de bajo periodo (biomasa).

No renovables: energía captada en acumulaciones de largo periodo y transformadas por reacciones combustivas o nucleares: o. (fosil, nuclear)

Características: balance de materia =0 Sistemas dimensionados a las posibilidades reales del potencial biosférico

Características: balance de materia >0 Sistemas sobredimensionados por la “subvenciones” del petróleo.

Locales: energía captada dentro del sistema

Externas: energía captada fuera del sistema.

Captación de flujosenergéticos libres

Adaptación de los sistemasterrestres a los potencialesreales de la biosfera (a las rentas)

Ciclado de materiales

Balance cero de materia expulsada a la biosfera.

No residuos. Territorios autosuficientesenergèticamente

Metabolismo de la biosfera

E

recursos

productos

Comb. fòsiles

emisiones

Recursos materiales

Productosservicios

residuos

Metabolismo exosomático actual (tecnosfera)

E

M1

M2(E)

M3

M4

E

E

Energia final

Energia primària

Comb. fósiles

emisionesBIOSFERARecursos materiales i energèticos

Productosservicios residuos

Metabolismo actual (general)

M1

M2(E)

M3

E

Energia primària

E

M3INDUSTRIA:transformación

INDUSTRIA:ENERGÈTICA

RECURSOS MATERIALES

RECURSOENERGÉTICO

RECURSOS ENERGÉTICOS

Fusión nuclear

Recursos materiales

Productosservicios

residuos

Posible metabolismo futuro (de la tecnosfera)

M1

Pre-productos(sintetizados)

E

BIOSFERAERECURSOENERGÉTICO

Demanda(kWh) consum

(kWh)EE no RR

EERR

ext

La demanda depende de la vivienda-entorn-hàbits

Metabolismo urbano: energía final y primaria

consum(kWh)

loca

l

Neces

s.