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Física y Química 3.º ESO · Proyecto: la factura de la luz y el ahorro energético

Ampliación: cuánto dinero y cuánto CO₂ ahorras

Objetivo: Al terminar, sabrás calcular el ahorro económico, el CO₂ evitado y el periodo de amortización de medidas concretas de ahorro y eficiencia energética.

Explicación

Poner números al ahorro

Para saber si una medida de ahorro merece la pena, se calculan tres cosas:

1. Energía ahorrada al año (en kWh): $E_{\text{ahorrada}} = (P_{\text{antes}} - P_{\text{después}}) \cdot t_{\text{al año}}$ o, si conocemos los consumos anuales, $E_{\text{ahorrada}} = E_{\text{antes}} - E_{\text{después}}$ .

2. Dinero ahorrado al año: $\text{Ahorro (€)} = E_{\text{ahorrada}}\ (\text{kWh}) \cdot \text{precio}\ (\text{€/kWh})$ Si la medida cuesta dinero (comprar bombillas, un aparato nuevo…), el periodo de amortización es el tiempo que tarda en pagarse sola: $\text{Amortización (años)} = \frac{\text{inversión (€)}}{\text{ahorro anual (€)}}$

3. $\text{CO}_2$ evitado. Cada kWh que se produce en la red lleva asociadas unas emisiones medias, el factor de emisión, que depende del mix de cada año. En esta lección supondremos un valor aproximado de 0,15 kg de $\text{CO}_2$ por kWh para la electricidad en España: $\text{CO}_2\ \text{evitado (kg)} = E_{\text{ahorrada}}\ (\text{kWh}) \cdot 0{,}15\ \text{kg/kWh}$

En el transporte, quemar 1 L de gasolina emite unos 2,3 kg de $\text{CO}_2$ .

Hay que dejar claro en cada cálculo qué datos son supuestos o aproximados (horas de uso, precios, factor de emisión): el resultado es una estimación, útil para comparar medidas y decidir.

Puntos clave

$E_{\text{ahorrada}} = (P_{\text{antes}} - P_{\text{después}}) \cdot t$ , o diferencia de consumos anuales.
Ahorro en euros = kWh ahorrados · precio del kWh; amortización = inversión / ahorro anual.
CO₂ evitado = kWh ahorrados · factor de emisión (aprox. 0,15 kg/kWh en España; varía cada año).
1 L de gasolina quemado emite unos 2,3 kg de CO₂.
Los resultados son estimaciones: indica siempre los datos supuestos.

Errores frecuentes

ErrorMezclar W con kWh al calcular el ahorro.
Cómo corregirloPasa la diferencia de potencia a kW antes de multiplicar por las horas, o divide los Wh entre 1000.
ErrorCalcular las horas al año multiplicando por 12 en lugar de por 365.
Cómo corregirloSi el dato es «horas al día», multiplica por 365 días (o por los días lectivos, si es el instituto).
ErrorDar el CO₂ evitado como un valor exacto.
Cómo corregirloEl factor de emisión cambia cada año según el mix: di «aproximadamente» y explica qué factor has usado.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. Cambiar las halógenas del salón por LED numérico (ahorro, CO₂ y amortización)
En el salón y la cocina de una casa hay 10 bombillas halógenas de 50 W que están encendidas unas 4 horas al día. Se quieren cambiar por bombillas LED de 6 W que dan la misma luz y cuestan 4 € cada una. Datos supuestos: el kWh cuesta 0,16 € y cada kWh supone unos 0,15 kg de $\text{CO}_2$ . Calcula: a) la energía ahorrada en un año; b) el dinero ahorrado al año; c) el $\text{CO}_2$ evitado; d) el periodo de amortización.

Resolución
a) Diferencia de potencia: $10 \cdot (50 - 6) = 440\ \text{W} = 0{,}44\ \text{kW}$ . Horas al año: $4 \cdot 365 = 1460\ \text{h}$ . $E_{\text{ahorrada}} = 0{,}44 \cdot 1460 = 642{,}4\ \text{kWh}$ b) $642{,}4 \cdot 0{,}16 \approx 102{,}78\ \text{€}$ al año.

c) $642{,}4 \cdot 0{,}15 \approx 96\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$ al año.

d) Inversión: $10 \cdot 4 = 40\ \text{€}$ . Amortización: $\dfrac{40}{102{,}78} \approx 0{,}39$ años, es decir, unos 5 meses. A partir de ahí, todo es ahorro.
Ejemplo 2. Al instituto en coche o en metro situación real (transporte)
Marta vive a 5 km del instituto y sus padres la llevan en coche: 10 km al día (ida y vuelta), 180 días de curso. El coche gasta 7 L de gasolina cada 100 km; la gasolina cuesta unos 1,60 €/L y cada litro quemado emite unos 2,3 kg de $\text{CO}_2$ . a) ¿Cuántos litros de gasolina se gastan en un curso? b) ¿Cuánto cuestan? c) ¿Cuánto $\text{CO}_2$ se emite? d) ¿Qué alternativas tiene Marta?

Resolución
a) Distancia: $10 \cdot 180 = 1800\ \text{km}$ . Gasolina: $1800 \cdot \dfrac{7}{100} = 126\ \text{L}$ .

b) $126 \cdot 1{,}60 = 201{,}60\ \text{€}$ .

c) $126 \cdot 2{,}3 \approx 290\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$ (casi 0,3 toneladas).

d) Ir en metro o autobús (emiten mucho menos por pasajero), en bici o andando parte del camino: cero emisiones directas. Además, se reduce la contaminación del aire en la ciudad.

Ejercicios

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

1. Fácil
Una familia cambia un frigorífico que consume 300 kWh al año por otro que consume 140 kWh al año. Con el kWh a 0,16 € y un factor de emisión supuesto de 0,15 kg de $\text{CO}_2$ /kWh, calcula el ahorro anual en kWh, en euros y en $\text{CO}_2$ .

Ver solución
160 kWh; 25,60 €; 24 kg de CO₂.
$E_{\text{ahorrada}} = 300 - 140 = 160\ \text{kWh}$ . Dinero: $160 \cdot 0{,}16 = 25{,}60\ \text{€}$ . $\text{CO}_2$ : $160 \cdot 0{,}15 = 24\ \text{kg}$ .
2. Media
Los aparatos en espera de una casa consumen unos 175 kWh al año. Si se apagan del todo con una regleta con interruptor que cuesta 12 €, ¿cuánto dinero y cuánto $\text{CO}_2$ se ahorran al año? ¿En cuánto tiempo se amortiza la regleta? (Kilovatio hora a 0,16 €; 0,15 kg de $\text{CO}_2$ /kWh.)

Ver solución
28 € y unos 26 kg de CO₂ al año; se amortiza en unos 5 meses.
Dinero: $175 \cdot 0{,}16 = 28\ \text{€}$ al año. $\text{CO}_2$ : $175 \cdot 0{,}15 = 26{,}25 \approx 26\ \text{kg}$ . Amortización: $\dfrac{12}{28} \approx 0{,}43$ años $\approx 5$ meses.
3. Media
En un instituto con 40 aulas, cambiar los fluorescentes de cada aula por LED ahorra unos 226,8 kWh por aula y curso. Con el kWh a 0,16 € y 0,15 kg de $\text{CO}_2$ /kWh: a) ¿cuánta energía se ahorra en todo el instituto? b) ¿Cuánto dinero? c) ¿Cuánto $\text{CO}_2$ ?

Ver solución
a) 9072 kWh. b) 1451,52 €. c) Unos 1361 kg (≈ 1,4 t) de CO₂.
a) $40 \cdot 226{,}8 = 9072\ \text{kWh}$ . b) $9072 \cdot 0{,}16 = 1451{,}52\ \text{€}$ por curso. c) $9072 \cdot 0{,}15 = 1360{,}8 \approx 1361\ \text{kg}$ , casi 1,4 toneladas de $\text{CO}_2$ .

Para practicar más

1. Fácil
Lavar a 30 °C en lugar de a 60 °C ahorra aproximadamente 0,5 kWh por lavado (la mayor parte de la energía se usa en calentar el agua). Una familia pone 200 lavadoras al año. ¿Cuánto ahorra en kWh, en euros (0,16 €/kWh) y en $\text{CO}_2$ (0,15 kg/kWh)?

Ver solución
100 kWh; 16 €; 15 kg de CO₂.
$E = 0{,}5 \cdot 200 = 100\ \text{kWh}$ . Dinero: $100 \cdot 0{,}16 = 16\ \text{€}$ . $\text{CO}_2$ : $100 \cdot 0{,}15 = 15\ \text{kg}$ .
2. Media
Un trabajador va en coche al trabajo: 15 km de ida y 15 de vuelta, 200 días al año. Su coche gasta 6 L cada 100 km. Con la gasolina a 1,60 €/L y 2,3 kg de $\text{CO}_2$ por litro, ¿cuánto dinero y cuánto $\text{CO}_2$ ahorraría al año si fuera en Cercanías?

Ver solución
360 L: 576 € y unos 828 kg de CO₂ (sin contar el billete ni las emisiones del tren).
Distancia: $30 \cdot 200 = 6000\ \text{km}$ . Gasolina: $6000 \cdot \dfrac{6}{100} = 360\ \text{L}$ . Dinero: $360 \cdot 1{,}60 = 576\ \text{€}$ . $\text{CO}_2$ : $360 \cdot 2{,}3 = 828\ \text{kg}$ . (Estimación: habría que restar el precio del abono y las emisiones del tren, que son mucho menores por pasajero.)
3. Media
Elige tres medidas de ahorro para tu casa (por ejemplo, de tu decálogo). Para cada una, estima los kWh que ahorraría al año, el dinero (0,16 €/kWh) y el $\text{CO}_2$ evitado (0,15 kg/kWh). Indica qué datos has supuesto y ordena las medidas de más a menos eficaz.
Ver solución
Respuesta abierta: tres medidas con kWh, € y kg de CO₂ estimados, datos supuestos y orden.
Respuesta abierta. Se valora:
- Cálculo correcto de $E_{\text{ahorrada}}$ (potencias en kW, horas al año).
- Dinero $= E \cdot 0{,}16$ y $\text{CO}_2 = E \cdot 0{,}15$ .
- Que se indiquen los datos supuestos (horas de uso, potencias).
- Una conclusión: qué medida conviene hacer primero.