Energía y sistemas urbanos

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

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.

Los sistemas del planeta tierra… no utilizan energía, sinó exergía : la energía libre, el desequilibrio, la diferencia con el entorno.

Exergía. Definición.

La cantidad de trabajo que un sistema puede realizar hasta llegar al equilibrio con el entorno se denomina exergía.

Así pues, el trabajo es una propiedad exclusiva de la exergía y no de la energía !

Y el consumo de la exergía proviene siempre de la diferencia o del desequilibrio entre el sistema y entorno.

Temperatura 300 K; Presión > 101325 Pa

Energía . La primera ley.

ΔE aislado = 0

E Sistema aislado

La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma.

E

Tiempo

Energía. La segunda ley

ΔEx aislado ≤ 0

Ex Sistema aislado

La exergía disminuye con el tiempo.

Ex

Tiempo

Energía. La segunda ley

ΔS aislado ≥ 0

S Sistema aislado

La entropía aumenta con el tiempo.

S

Tiempo

Energía y la segunda ley

ΔG = Δh − T ΔS

Energía libre de Gibbs. Exergía, energía libre …

Para un sistema aislado o considerando sistema + entorno …

Δh = 0

ΔG = −TΔS Entropía y exergía son “equivalentes”

Sistema aislado

Ofertas y demandas por tipos

En la demanda ... o consumo

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

Relación entre consumo y demanda

CONSUMO UNITARIO = CONSUMO UNITARIO ( factores humanos, físico técnicos, tecnológicos)

Factores físico-técnicos

Factores tecnológicos

Factores humanos

Relación entre consumo y demanda Factores standarizados CONSUMO teórico Factores tecnológicos

Factores físico-tècnicos

DEMANDA teorica

> = < Factores físico-técnicos

DEMANDA real

Factores tecnològicos (2)

Factores humanos

CONSUMO real

Relación entre consumo y demanda

CONSUMO TOTAL = ( DEMANDA UNITARIA ) x ( EFICIENCIAMEDIA ) x ( Nº ELEMENTOSENERGÍVOROS ) DEMANDA= DEMANDA (sistema, entorno, hábitos ) EFICIENCIA = EFICIENCIA (sistema, entorno, tecnología) Nº ELEMENTOS = Nº ELEMENTOS (recursos)

¿Qué tipo de función representan en el tiempo ?

eficiencia Nº elementos

Ya volveremos …

En la demanda

• Endosomática, exosomática

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

agua caliente

trabajo

iluminación

electrodomésticos

calor

desplazamiento

En la oferta

Clasificaciones • Renovables, no renovables

• Locales, externas • Alta i baja exergia • Naturaleza de captación: reactivas nucleares, reactivas químicas, captación de flujos • Estado físico: sólido, liquido, gas

• Y más…

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

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

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 sobredimensionados por la “subvenciones” del petróleo.

Locales: energía captada dentro del sistema

Externas: energía captada fuera del sistema.

Metabolismo de la biosfera productos

E

recursos

Captación de flujos energéticos libres

Ciclado de materiales

Adaptación de los sistemas terrestres a los potenciales reales de la biosfera (a las rentas)

Balance cero de materia expulsada a la biosfera.

Territorios autosuficientes energèticamente

No residuos.

Metabolismo exosomático actual (tecnosfera)

emisiones

M1

E

M3 Recursos materiales

E

Energia final

E

Energia primària

M2(E) Comb. fòsiles

M4

Productos servicios residuos

Metabolismo actual (general)

E

emisiones

BIOSFERA Recursos materiales i energèticos

RECURSO ENERGÉTICO

M3 M1

RECURSOS MATERIALES

M2(E) E

INDUSTRIA: ENERGÈTICA Energia primària

RECURSOS ENERGÉTICOS

M3

Comb. fósiles

INDUSTRIA: transformación

Productos servicios

residuos

Posible metabolismo futuro (de la tecnosfera)

RECURSO ENERGÉTICO

E

BIOSFERA

Productos servicios

Recursos materiales

M1

E

Pre-productos (sintetizados) residuos Fusión nuclear

Metabolismo urbano: energía final y primaria

local

consum (kWh)

EERR

N

. ss e ec

Demanda (kWh)

ext

La demanda depende de la vivienda-entorn-hàbits

consum (kWh)

EE no RR