2.2 Utilizo responsable y eficientemente fuentes de energía y recursos naturales.

Una fuente de energía

 Fuerza de acción o fuerza trabajando,  tiene diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento.

En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.

La energía también es una magnitud física que se presenta bajo diversas formas, está involucrada en todos los procesos de cambio de estado físico, se transforma y se transmite, depende del sistema de referencia y fijado éste se conserva. Por lo tanto, todo cuerpo es capaz de poseer energía en función de su movimiento, posición, temperatura, masa, composición química, y otras propiedades. En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se dan varias definiciones de energía, todas coherentes y complementarias entre sí, y todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo.

En la mecánica se encuentran:

• Energía mecánica, que es la combinación o suma de los siguientes tipos:
  • Energía cinética: relativa al movimiento.
  • Energía potencial: la asociada a la posición dentro de un campo de fuerzas conservativo. Por ejemplo, está la Energía potencial gravitatoria y la Energía potencial elástica (o energía de deformación, llamada así debido a las deformaciones elásticas). Una onda también es capaz de transmitir energía al desplazarse por un medio elástico.

En electromagnetismo se tiene a la:

• Energía electromagnética, que se compone de:
  • Energía radiante: la energía que poseen las ondas electromagnéticas.
  • Energía calórica: la cantidad de energía que la unidad de masa de materia puede desprender al producirse una reacción química de oxidación.
  • Energía potencial eléctrica (véase potencial eléctrico)
  • Energía eléctrica: resultado de la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos.

En la termodinámica están:

• Energía interna, que es la suma de la energía mecánica de las partículas constituyentes de un sistema.
• Energía térmica, que es la energía liberada en forma de calor.
• Potencial termodinámico, la energía relacionada con las variables de estado.
• En la relatividad están:
  • Energía en reposo, que es la energía debida a la masa según la conocida fórmula de Einstein, E=mc², que establece la equivalencia entre masa y energía.
  • Energía de desintegración, que es la diferencia de energía en reposo entre las partículas iniciales y finales de una desintegración.
  Al re definir el concepto de masa, también se modifica el de energía cinética (véase relación de energía-momento).
  En física cuántica, la energía es una magnitud ligada al operador hamiltoniano. La energía total de un sistema no aislado de hecho puede no estar definida: en un instante dado la medida de la energía puede arrojar diferentes valores con probabilidades definidas. En cambio, para los sistemas aislados en los que el hamiltoniano no depende explícitamente del tiempo, los estados estacionarios sí tienen una energía bien definida. Además de la energía asociadas a la materia ordinaria o campos de materia, en física cuántica aparece la:
  • Energía del vacío: un tipo de energía existente en el espacio, incluso en ausencia de materia. 
  • En química aparecen algunas formas específicas no mencionadas anteriormente:

    • Energía de ionización, una forma de energía potencial, es la energía que hace falta para ionizar una molécula o átomo.
    • Energía de enlace, es la energía potencial almacenada en los enlaces químicos de un compuesto. Las reacciones químicas liberan o absorben esta clase de energía, en función de la entalpía y energía calórica.

• Si estas formas de energía son consecuencia de interacciones biológicas, la energía resultante es bioquímica, pues necesita de las mismas leyes físicas que aplican a la química, pero los procesos por los cuales se obtienen son biológicos, como norma general resultante del metabolismo celular (véase Ruta metabólica).

Unidades de medida de energía

La unidad de energía definida por el Sistema Internacional de Unidades es el julio, que se define como el trabajo realizado por una fuerza de un newton en un desplazamiento de un metro en la dirección de la fuerza, es decir, equivale a multiplicar un Newton por un metro. Existen muchas otras unidades de energía, algunas de ellas en desuso.

Nombre	Abreviatura	Equivalencia en julios
Caloría	cal	4,1855
Frigoría	fg	4185,5
Termia	th	4 185 500
Kilovatio hora	kWh	3 600 000
Caloría grande	Cal	4185,5
Tonelada equivalente de petróleo	Tep	41 840 000 000
Tonelada equivalente de carbón	Tec	29 300 000 000
Tonelada de refrigeración	TR	3,517/h
Electronvoltio	eV	1,602176462 × 10-19
British Thermal Unit	BTU o BTu	1055,05585
Caballo de vapor por hora	CVh	3,777154675 × 10-7
Ergio	erg	1 × 10-7
Pie por libra (Foot pound)	ft × lb	1,35581795
Foot-poundal3	ft × pdl	4,214011001 × 10-11

En tecnología y economía, una fuente de energía es un recurso natural, así como la tecnología asociada para explotarla y hacer un uso industrial y económico del mismo. La energía en sí misma nunca es un bien para el consumo final sino un bien intermedio para satisfacer otras necesidades en la producción de bienes y servicios. Al ser un bien escaso, la energía es fuente de conflictos para el control de los recursos energéticos.

Es común clasificar las fuentes de energía según incluyan el uso irreversible o no ciertas materias primas, como combustibles o minerales radioactivos. Según este criterio se habla de dos grandes grupos de fuentes de energía explotables tecnológicamente:

Energías renovables:

• Energía eólica
• Energía geotérmica
• Energía hidráulica
• Energía mareomotriz
• Energía solar
• Energía cinética
• Biomasa
• Gradiente térmico oceánico
• Energía azul
• Energía termoeléctrica generada por termopares
• Energía nuclear de fusión

Fuentes de Energías no renovables (o nuclear-fósil):

• Carbón
• Centrales nucleares
• Gas Natural
• Petróleo
• Energía atómica o nuclear, que requiere de Uranio o Plutonio.

Fuentes renovables

La energía hidráulica, es la energía que se obtiene de la caída del agua desde una altura a un nivel inferior lo que esto provoca el movimiento de ruedas hidráulicas o turbinas. La hidroelectricidad es un recurso natural disponible en las zonas que presentan suficiente cantidad de agua. Para su desarrollo se necesitan construir pantanos, presas, canales de derivación, y la instalación de grandes turbinas y equipamiento para producir electricidad.





Energía mareomotriz, esta energía es proporcionada por las mareas la cual se aprovecha para producir electricidad. Esta es una energía muy limpia, pero plantea algunos problemas por resolver, sobre todo a la hora de construir grandes instalaciones, por el impacto visual y estructural sobre el paisaje costero, y un efecto negativo sobre la flora y la fauna.

Este tipo de energía que proviene de las olas está aún en proceso de investigación, pero ya disponemos de dos instalaciones en todo el mundo. Y otro inconveniente que tiene es que los responsables políticos y económicos no confían en este recurso energético para destinar un mayor presupuesto a la investigación.

Energía hidroeléctrica, es el aprovechamiento de la energía potencial acumulada en el agua para producir electricidad, es una forma clásica de obtener energía. Aproximadamente del 20% de la electricidad usada en el mundo viene de esta fuente. Es una energía no alternativa, porque se usa desde hace muchos años como una de las fuentes principales de electricidad. La energía hidroeléctrica que se puede obtener en una zona depende de los cauces de agua y desniveles que tenga.

Si se explotara toda la energía hidroeléctrica que el mundo entero puede dar, solo se cubriría el 15% de la energía que consumimos, ya que usamos un 20% aproximadamente, y en los países desarrollados mas del 50%. Esta energía es una de las más limpias. En esta fuente incluimos a los pantanos, que tienen ventajas y desventajas, por ejemplo:

Las desventajas de los pantanos es que alteran gravemente el ecosistema fluvial. Destruyen habitats, cambian las características del agua, se modifica el caudal del rió, etcétera.

Y las ventajas de los pantanos son que las aves acuáticas han sustituido los humedales costeros por estos nuevos habitats.

La construcción de los pantanos es cara, pero se explotan mucho ya que duran entre los 50 y 200 años.

Energía eólica. Los molinos de viento se han usado desde hace muchos siglos para moler el grano, bombear agua, u otras tareas que necesitan energía. Actualmente, estos molinos de viento se usan para producir electricidad, sobre todo en áreas expuestas a vientos frecuentes.

Energía de biomasa, incluye la madera, plantas de crecimiento rápido, algas cultivadas, restos de animales, etc. Esta fuente de energía es procedente del sol en último lugar.

La biomasa puede ser usada directamente como combustible. La mitad de la población del mundo sigue dependiendo de la biomasa como principal fuente de energía. Pero tiene algunos problemas como: la deforestación, desertificación, degradación de la fuentes de agua, etcétera. También se puede usar la biomasa para preparar combustibles líquidos. Se están haciendo numerosos experimentos con distintos tipos de plantas para aprovechar de la mejor forma esta energía.  

Energía solar, la cual procede del sol y es una fuente directa o indirecta de casi toda la energía que usamos. El aprovechamiento directo de la energía del sol se hace de diferentes formas:

- Calentamiento directo de locales por el sol, en locales se aprovecha el sol para calentar el ambiente.

- Acumulación de calor, se hace con paneles o estructuras especiales colocándolas en lugares expuestos al sol, como los tejados de las viviendas, en los que se calienta algún fluido que se almacena el calor en depósitos. Se usa sobre todo para calentar agua.

- Generación de electricidad, en el sistema termal la energía solar se usa para convertir agua en vapor en dispositivos especiales. Con el vapor se genera electricidad en turbinas clásicas.