Flujo de energía primaria

Fig. 1. La luz solar es una parte crucial de la vida en la Tierra. También es un flujo de energía del Sol a la Tierra, que proporciona la mayor parte de la energía para otros flujos como el viento y la energía hidroeléctrica.

Un flujo de energía primaria (o dentro del sitio de educación energética flujo primario o simplemente flujo) se refiere a los procesos naturales con energía que puede ser extraída y transformada de forma útil. Los flujos de energía primaria incluyen la radiación solar que brilla sobre la Tierra desde el Sol, o el agua que fluye río abajo. La energía de estos flujos primarios puede aprovecharse para proporcionar servicios energéticos como la calefacción de los hogares, el transporte y la generación de energía eléctrica.

Los flujos de energía primaria forman partde de uno de los dos grandes tipos de energía que el ser humano obtiene de la naturaleza (energía primaria), el otro son los combustibles primarios. Al igual que en el caso de los combustibles primarios, la mayor parte de la energía de los flujos de energía primaria de la Tierra procede directamente del Sol o indirectamente del Sol (véase el flujo de energía de la Tierra). Los flujos primarios tienden a ser difusos (baja densidad energética), lo que puede dar lugar a sorprendentes impactos ambientales. Es difícil comparar la densidad energética o el impacto medioambiental de los flujos primarios con los combustibles (véase combustible primario vs. flujo primario). Cuando la gente habla de conservación de la energía, normalmente se refiere a utilizar menos energía de estos flujos primarios o combustibles (véase conservación de combustibles).

Los flujos de energía primaria incluyen el aprovechamiento de la energía eólica, la energía solar (tanto fotovoltaica como térmica solar), la energía hidroeléctrica, la energía de las olas, la energía mareomotriz y la energía geotérmica. Como los flujos aprovechan la energía de los sistemas de la Tierra, los flujos tienden a reponer su suministro de energía. Por ello, los flujos suelen considerarse renovables, y a menudo sostenibles (véase energía renovable y sostenible). A pesar de ello, es posible utilizar los flujos primarios de forma insostenible, lo que ha sido específicamente un problema con la energía geotérmica.

En la actualidad, la contabilidad energética sólo tiene en cuenta los flujos primarios que se utilizan para aprovechar la energía por sí misma, como la generación de electricidad. Hay una gran cantidad de energía procedente de los flujos primarios que no se contabiliza formalmente. Por ejemplo, los barcos de vela utilizan el viento y muchos barcos utilizan las mareas (que es diferente a la generación eléctrica de la energía mareomotriz). El mayor flujo utilizado es, por supuesto, la luz solar, y la mayor forma de utilizarla es manteniendo la Tierra a una temperatura agradable para vivir.

La cantidad de energía procedente de la luz solar es enorme, pero en su mayor parte se destina a mantener la atmósfera a una temperatura habitable, a evaporar agua para el [[:en:hydrologic cycle]|ciclo hidrológico]] y a impulsar el viento. Dado que este flujo total de energía solar es miles de veces mayor que el uso total de energía por parte de los seres humanos, muchas personas abogan por utilizar más energía solar. La dificultad de esta energía es que se distribuye en un área muy amplia (es muy difusa) y es imposible (y costoso) captarla toda, pero está disponible.

Según los cálculos formales, los flujos primarios sólo proporcionan una pequeña fracción (~5%) de la energía primaria actual, véase la Fig. 1. Casi toda esta energía se destina a la generación de electricidad. Debido a las peculiaridades de la termodinámica, los flujos primarios prácticamente no generan calor residual (el uso de combustibles en un motor térmico crea calor residual). Toda la energía cosechada con éxito del flujo primario se utiliza para generar electricidad (véase el límite de Betz para saber por qué no se puede cosechar toda la energía para la energía eólica). Esto significa que, a pesar de ser sólo un ~5% de la energía primaria, los flujos suponen un ~20% de la generación eléctrica, siendo la mayor parte de ellos hidráulicos y siendo el viento el segundo mayor contribuyente. Los distintos países tienen combinaciones energéticas muy diferentes; véase la generación de electricidad para ver un mapa detallado de dónde obtienen su electricidad los distintos países.

Fig. 1. Sólo una pequeña fracción, mostrada como los trozos de tarta extraídos, de la energía mundial procede de flujos primarios. La mayor parte de esta energía procede de la hidroeléctrica, aunque una pequeña fracción es eólica, solar, geotérmica y mareomotriz. Dado que los flujos primarios suelen transformarse en electricidad, el porcentaje de electricidad generada por flujos primarios es de un ~20% (todavía en su mayoría hidroeléctrica), ya que los flujos no tienen las mismas limitaciones de eficiencia térmica que los motores térmicos y los flujos se utilizan casi en su totalidad para la generación de electricidad.

Confusión potencial

En ocasiones, la gente confunde los flujos de energía con otros conceptos que están relacionados:

• La electricidad es energía que fluye, pero no es un flujo en este sentido. La electricidad se produce mediante transformaciones energéticas a partir de la energía primaria. No es en sí misma una forma de energía primaria, sino una moneda de cambio energético.

• El calor es energía que fluye. Concretamente, es energía térmica que fluye de caliente a frío. Esto es complicado, porque hay veces en que el calor puede considerarse una fuente de energía primaria, cuando se toma la energía geotérmica del suelo. Del mismo modo, cuando se utiliza el calor del Sol, eso sería un flujo. Cuando algo está simplemente caliente y desprende calor, como un fuego, eso no es un flujo

• También hay flujos de materiales, que no son en absoluto energía. Esto se refiere a cómo ciertos materiales, como los metales, se mueven a través de la economía mundial. No se trata de energía primaria, por lo que no es un flujo.