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← U11 · La energía: fuentes, consumo y uso racional

Física y Química 3.º ESO · Fuentes de energía y centrales eléctricas

Ampliación: comparar fuentes para producir electricidad (tabla y debate)

Objetivo: Al terminar, sabrás elaborar una tabla comparativa de las fuentes que producen electricidad (emisiones, si son gestionables, residuos y terreno) y usarla para argumentar en un debate.

Explicación

Criterios para comparar fuentes

Para decidir qué fuentes conviene usar para producir electricidad no basta con decir «renovable sí o no». Se comparan varios criterios:

¿Se agota? Renovable o no renovable.
Emisiones de $\text{CO}_2$ . Para ser justos, se cuentan en todo el ciclo de vida: extraer el combustible o los materiales, construir la central, funcionar y desmantelarla. Por eso hasta la eólica tiene algo de emisiones.
¿Es gestionable? Una central es gestionable si produce cuando se necesita (gas, hidráulica, biomasa; la nuclear produce de forma muy constante). Eólica y solar no son gestionables: dependen del viento y del sol, y necesitan almacenamiento (bombeo, baterías) o centrales de respaldo.
Residuos y contaminación: humos y partículas (carbón, biomasa), residuos radiactivos (nuclear), paneles y palas que hay que reciclar.
Ocupación del terreno e impacto en el paisaje: mucho en solar, eólica e hidráulica (embalses).
Dependencia del exterior: España importa casi todo el gas y el uranio; el viento y el sol son autóctonos.

Emisiones de $\text{CO}_2$ en el ciclo de vida (valores medios mundiales aproximados, según el IPCC; en otras tablas verás valores algo distintos según la central y el método de cálculo):

Fuente	g de $\text{CO}_2$ por kWh (ciclo de vida, aprox.)
Carbón	820
Gas natural (ciclo combinado)	490
Biomasa	230
Solar fotovoltaica	48
Hidráulica	24
Nuclear	12
Eólica	11

Cómo preparar un debate guiado

Postura: a favor o en contra, en una frase clara.
Tres argumentos, cada uno apoyado en un dato o un criterio de la lista.
Contraargumento: piensa qué te dirá el otro grupo y prepara la respuesta.
Conclusión: una propuesta concreta, que puede combinar varias fuentes.

En un debate se critican las ideas, no a las personas, y los datos deben ser de fuentes fiables (Red Eléctrica, IDAE, IPCC).

Puntos clave

Las fuentes se comparan con varios criterios: si se agotan, emisiones, si son gestionables, residuos, terreno y dependencia del exterior.
Las emisiones se cuentan en el ciclo de vida: carbón y gas emiten decenas de veces más CO₂ por kWh que la eólica, la nuclear o la hidráulica.
Gestionable = produce cuando se necesita; la eólica y la solar no lo son y necesitan almacenamiento o respaldo.
En un debate: postura, argumentos con datos, contraargumento y conclusión.

Errores frecuentes

ErrorPensar que una fuente es mejor que otra en todo.
Cómo corregirloCada fuente gana en unos criterios y pierde en otros; por eso los sistemas eléctricos combinan varias.
ErrorArgumentar con opiniones sin datos («la eólica es mejor porque sí»).
Cómo corregirloApoya cada argumento en un dato o criterio: «la eólica emite unos 11 g de CO₂ por kWh, frente a los 490 del gas».

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. ¿Cuánto CO₂ cuesta producir 1000 kWh? numérico (tabla comparativa)

Con la tabla de emisiones en el ciclo de vida (valores aproximados del IPCC):

Fuente	g de $\text{CO}_2$ por kWh (ciclo de vida, aprox.)
Carbón	820
Gas natural (ciclo combinado)	490
Biomasa	230
Solar fotovoltaica	48
Hidráulica	24
Nuclear	12
Eólica	11

a) Calcula los kg de $\text{CO}_2$ que supone producir 1000 kWh con carbón, con gas, con fotovoltaica y con eólica. b) ¿Cuántas veces más emite el carbón que la eólica?

Resolución

a) Como los datos están en gramos por kWh, para 1000 kWh multiplicamos por 1000 y pasamos a kg ( $1000\ \text{g} = 1\ \text{kg}$ ):

Carbón: $820 \cdot 1000 = 820\,000\ \text{g} = 820\ \text{kg}$ .
Gas: $490\ \text{kg}$ .
Fotovoltaica: $48\ \text{kg}$ .
Eólica: $11\ \text{kg}$ .

b) $\dfrac{820}{11} \approx 75$ . El carbón emite unas 75 veces más $\text{CO}_2$ por kWh que la eólica.

Ejemplo 2. ¿Placas solares en el tejado del instituto? debate guiado
El consejo escolar estudia instalar placas fotovoltaicas en el tejado del instituto. Prepara los argumentos de cada postura siguiendo los pasos del debate guiado.

Resolución
Postura A: a favor.
1. Las placas producen electricidad sin emitir $\text{CO}_2$ al funcionar (unos 48 g por kWh en todo el ciclo de vida, frente a 490 g del gas).
2. El instituto consume sobre todo de día, entre semana, justo cuando hay sol: aprovecharía casi toda la producción.
3. Se ahorra en la factura y se usa un espacio (el tejado) que no sirve para otra cosa. Contraargumento previsto: «en verano, sin clases, no se usa» → la electricidad que sobra se puede vender a la red.
Postura B: en contra o con condiciones.
1. La instalación cuesta dinero al principio y tarda años en amortizarse.
2. No produce de noche ni en días muy nublados: el instituto seguirá necesitando la red.
3. Habría que revisar si el tejado aguanta el peso y orientarlas bien. Contraargumento previsto: «se amortiza» → depende del precio de la instalación y de la luz; hay que pedir presupuestos.
Conclusión posible: instalarlas si el tejado lo permite y los números salen, y a la vez reducir el consumo (LED, apagar equipos).

Ejercicios

De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.

1. Fácil
Clasifica estas centrales en gestionables y no gestionables: ciclo combinado, parque eólico, hidroeléctrica con embalse, planta fotovoltaica, central de biomasa. Explica qué significa «gestionable».

Ver solución
Gestionables: ciclo combinado, hidroeléctrica, biomasa. No gestionables: eólica y fotovoltaica.
Gestionable significa que puede producir cuando se necesita, aumentando o reduciendo su producción. Gestionables: ciclo combinado (se enciende cuando hace falta), hidroeléctrica con embalse (abre las compuertas), biomasa (se quema cuando se necesita). No gestionables: eólica (depende del viento) y fotovoltaica (depende del sol).
2. Difícil
Con estos valores aproximados de emisiones en el ciclo de vida: gas natural, 490 g de $\text{CO}_2$ /kWh; eólica, 11 g/kWh. Una hora, el sistema eléctrico produce la mitad de la electricidad con gas y la otra mitad con eólica. ¿Cuántos gramos de $\text{CO}_2$ supone, de media, cada kWh? ¿Y si fuera un 20 % con gas y un 80 % con eólica?
Ver solución
Unos 250 g/kWh; con 20 % gas y 80 % eólica, unos 107 g/kWh.
Media ponderada:
- 50 % y 50 %: $0{,}5 \cdot 490 + 0{,}5 \cdot 11 = 245 + 5{,}5 = 250{,}5 \approx 250\ \text{g/kWh}$ .
- 20 % y 80 %: $0{,}2 \cdot 490 + 0{,}8 \cdot 11 = 98 + 8{,}8 = 106{,}8 \approx 107\ \text{g/kWh}$ . Cuanta más eólica en el mix, menos $\text{CO}_2$ por cada kWh.

3. Media

Completa una tabla comparativa de la energía nuclear y la eólica con estos criterios: ¿se agota?, emisiones de $\text{CO}_2$ , ¿gestionable?, residuos, ocupación de terreno.

Ver solución

Nuclear: se agota, muy pocas emisiones, produce de forma constante, residuos radiactivos, poco terreno. Eólica: no se agota, muy pocas emisiones, no gestionable, palas a reciclar, mucho terreno.

Criterio	Nuclear	Eólica
¿Se agota?	Sí (uranio)	No
$\text{CO}_2$ (ciclo de vida)	Muy bajo (≈ 12 g/kWh)	Muy bajo (≈ 11 g/kWh)
¿Gestionable?	Produce de forma muy constante, día y noche	No: depende del viento
Residuos	Radiactivos, durante miles de años	Palas y equipos que hay que reciclar
Terreno	Poco para lo que produce	Mucho (aerogeneradores separados) e impacto en el paisaje

Para practicar más

1. Fácil

Con la tabla de emisiones en el ciclo de vida (valores aproximados):

Fuente	g de $\text{CO}_2$ por kWh (ciclo de vida, aprox.)
Carbón	820
Gas natural (ciclo combinado)	490
Biomasa	230
Solar fotovoltaica	48
Hidráulica	24
Nuclear	12
Eólica	11

Ordena las fuentes de mayor a menor emisión y calcula cuántas veces más $\text{CO}_2$ emite por kWh el gas natural que la nuclear.