La energía es la capacidad para realizar un trabajo físico. Se necesita una cantidad determinada de energía para transformar o poner en movimiento un cuerpo mediante el trabajo de una fuerza.
En el sistema internacional de unidades se define el julio o joule (J) como la unidad de energía, trabajo y calor.
Un julio (J) 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.
Los recursos energéticos o fuentes de energía son las materias primas capaces de generar energía y se pueden clasificar en recursos energéticos renovables y no renovables.
Las fuentes de energía renovables se caracterizan por ser limpias e inagotables, y generalmente presentan un impacto prácticamente nulo y reversible. Por el contrario, los recursos no renovables son agotables en el tiempo y presentan un impacto ambiental elevado.
La generación de energía eléctrica a partir de los recursos no renovables ha sido tradicionalmente la más habitual, debido a su fácil obtención, transporte y múltiples aplicaciones en todo tipo de actividades. Sin embargo, en los últimos años se está abriendo paso la generación eléctrica a partir de recursos renovables.
La energía eléctrica se define como la corriente debida a la diferencia de potencial entre dos puntos, que implica el transporte de electrones por un cable conductor metálico.
Esta energía permite ser transformada en otros tipos de energía (mecánica, lumínica, química o térmica), útiles para realizar distintos trabajos.
La potencia eléctrica viene dada por el producto de la tensión y la intensidad, magnitudes que determinan qué potencia tendrá y qué cantidad de trabajo podrá desarrollar.
El agua y la energía son dos recursos clave para el crecimiento económico y el bienestar de la sociedad. Además, estos dos recursos tienen una relación bidireccional entre sí, que se detalla a continuación.
Se necesita energía para llevar a cabo el ciclo integral del agua: para captar, tratar y distribuir el agua; para los procesos de desalación; para depurar las aguas residuales; y en algunos usos finales domésticos, agrarios e industriales.
Se necesita agua para generar energía, al menos de forma indirecta. En procesos hidroeléctricos, se requiere el uso de agua como fuente refrigeradora en plantas de producción de electricidad. Para producir combustibles, se requiere agua para el riego de la materia prima en el caso de los biocombustibles, y también en el proceso de perforación y extracción, en el caso de combustibles fósiles.
Y por otro lado, la energía es totalmente necesaria para abastecernos de agua. En todas las fases del ciclo integral del agua se consume, en mayor o menor medida, energía. Para aplicar un cierto grado de eficiencia en este consumo, en primer lugar se debe identificar la demanda de energía para cada proceso y su potencial de ahorro.
El control del consumo energético en cada etapa del ciclo integral del agua es, por lo tanto, de vital importancia para establecer el impacto de la misma y sentar las bases para proponer mejoras en el sistema.
Aun cuando tradicionalmente el agua ha sido considerada una fuente de energía, actualmente el interés se centra en mayor medida en el agua como consumidora de energía, invirtiéndose así el planteamiento histórico y llevando a cabo técnicas de ahorro energético en el abastecimiento de agua.
Un ejemplo de esta inversión histórica puede ser el molino hidráulico, que antiguamente se usaba el agua como fuente energética y, en cambio, actualmente se usan los molinos de viento para extraer agua del subsuelo, evitando en la medida de lo posible el consumo de energía no renovable para abastecerse de agua.
Ratio de consumo energético asociado a cada una de las etapas del ciclo integral del agua (kWh/m3)
La generación de energía eléctrica se produce en los centros generadores, ya sean centrales térmicas convencionales, centrales térmicas de ciclo combinado, centrales nucleares, centrales hidroeléctricas, instalaciones fotovoltaicas o parques eólicos, principalmente.
La generación de electricidad recae generalmente en el sector privado y bajo condiciones de competencia.
El transporte de energía eléctrica entre los centros generadores y los centros de distribución está caracterizado por la necesidad de grandes y costosas infraestructuras, por lo que suelen tener lugar monopolios naturales.
El monopolio natural es una situación particular de monopolio que se produce cuando, para el nivel de demanda existente, es más económico que produzca una sola empresa que dos o más. Son ejemplos de monopolio natural el mercado del transporte y la distribución eléctrica, la distribución de agua potable y recolección de aguas residuales, o las infraestructuras viarias.
La distribución de electricidad hasta los puntos de consumo se caracteriza por la existencia de áreas exclusivas de prestación del servicio dentro de un territorio. Por lo tanto, este sector también tiene tendencia al monopolio natural.
A modo de ejemplo, en España, la energía eléctrica se distribuye en un rango de tensiones entre 3-30 kV (media tensión) y 125 V-220 V (baja tensión).
La comercialización incluye la compra y venta de energía eléctrica. Los comercializadores pueden adquirir la energía de los centros generadores o de otros comercializadores y venderla a los consumidores mediante la libre contratación en el mercado eléctrico o a otros comercializadores
El pool o mercado de la electricidad es el conjunto de transacciones derivadas de la participación de los agentes del mercado en las sesiones de compra-venta indexada. Un gran consumidor puede asumir este tipo de compra en el mercado eléctrico o pool si dispone de las herramientas necesarias y tiene un consumo fácilmente cuantificable y relativamente estable en el tiempo. Para una empresa consumidora existen dos opciones de participación en el mercado eléctrico como comprador: compra en el mercado diario e intradiario o compra en el mercado a futuros (forward).
El camino habitual para la mayoría de pequeños consumidores es comprando la energía a precio fijo con la mediación de una empresa comercializadora. En este caso la energía se compra según las tarifas establecidas por el gobierno, que corresponden a la parte regulada más un coste adicional o cuota, cobrado por la empresa comercial. Con esta opción, la parte variable correspondiente al mercado eléctrico es asumida por la empresa comercializadora, que es la que se encarga de comprar la energía al pool o mediante contratos bilaterales con las productoras.
Un contrato bilateral es un acuerdo entre un generador de energía y un consumidor final para intercambiar energía eléctrica bajo unas condiciones especificadas y durante un periodo de tiempo acordado, no inferior a 24 horas. En los contratos bilaterales los compradores y vendedores negocian directamente la cantidad de energía, el tiempo de duración del suministro y el precio constante en un mercado flexible, ya que se puede realizar cualquier trato que se especifique entre las partes y en los términos que ellos convengan. Pueden ser mercados directos o por medio de agentes de bolsa.
Generalmente, las tarifas de la energía que establecen las entidades reguladoras o las empresas comercializadoras pueden venir determinadas por los rangos en los que se encuentran comprendidos los valores de tensión a los que se entrega la electricidad en el punto de consumo. Se distingue entre contratos de suministros a baja tensión o a alta tensión.
El contrato con la compañía suministradora se establece a partir de una estimación inicial de la cantidad de potencia que se necesitará. La compañía o el ente regulador establece las tarifas para valores de potencia discretizados. Este término determina la potencia máxima que puede consumirse sin conllevar una penalización. Se deberá contratar, por lo tanto, la tarifa correspondiente al valor de potencia inmediatamente superior al valor de potencia estimado. Sin embargo, tener contratada una potencia superior a la que realmente se consume puede originar pérdidas económicas.
La potencia registrada corresponde al valor de la potencia máxima leída en el periodo de facturación. Este valor queda registrado cuando, en un momento dado, la potencia consumida por los equipos conectados es la máxima dentro de un periodo.
El consumo de una potencia eléctrica superior a la contratada es penalizado económicamente, por lo que es conveniente controlar su consumo.