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Energías - Coggle Diagram

- - - - Energía del movimiento
        
        agua en movimiento
    - - Energía almacenada por posición
        
        agua en una represa
  - - - carbón
      - biomasa
    - - solar térmica
    - - Calefacción
        
        generación eléctrica.
  - - - solar
      - eólica
      - nuclear
      - Hidroeléctrica
      - térmica
    - - motores
      - tecnología
      - Iluminación
  - - - reacciones en baterías
      - hidrógeno
      - Combustión de combustibles fósiles
    - - almacenamiento de energía.
      - Vehículos
  - - - Luz solar
      - radiación
    - - Fotovoltaica
      - telecomunicaciones
  - - - investigación
      - Generación eléctrica
    - - Fisión/fusión nuclear.
- - - - Subsidios a renovables
      - regulaciones de emisiones
      - acuerdos internacionales
  - - - Almacenamiento
        
        baterías
        
        hidrógeno
      - eficiencia en paneles solares
      - fusión nuclear.
  - - - Alto costo inicial
      - bajos costos operativos.
    - - Infraestructura establecida
      - pero dependencia de mercados volátiles
  - - - Bajo impacto
    - - pero posibles efectos en ecosistemas
        
        represas
        
        turbinas eólicas
  - - - Definición: Capacidad para realizar trabajo o generar cambio
        
        Tipos: Térmica, química, eléctrica, cinética, potencial
        
        Relación con entropía: La energía útil se degrada (segunda ley de la termodinámica)
    - - .
        
        Metabolismo: Energía química (ATP) para procesos celulares
        
        Fuentes: Alimentos (energía solar capturada por plantas)
        
        Ejemplo: Fotosíntesis convierte energía solar en glucosa
        
        Entropía: Los organismos disipan calor, aumentando entropía del entorno
    - - .
        
        Movimiento: Energía muscular para actividades diarias
        
        Regulación térmica: Mantener temperatura corporal
        
        Cerebro: Consumo energético para pensar y procesar información
        
        Ejemplo: Un humano necesita ~2000-2500 kcal diarias
    - - .
        
        Infraestructura: Electricidad para hogares, hospitales, industrias
        
        Transporte: Combustibles para vehículos, aviones, trenes
        
        Tecnología: Energía para dispositivos, internet, comunicaciones
        
        Ejemplo: Consumo global ~580 exajoules/año (2023)
        
        Entropía: Uso de combustibles fósiles genera alta entropía (CO₂, calor)
    - - .
        
        Innovación: Energía para investigación, manufactura, educación
        
        Calidad de vida: Acceso a energía mejora salud, educación, economía
        
        Ejemplo: Correlación entre PIB per cápita y consumo energético
    - - .
        
        Ciclos naturales: Energía solar impulsa clima, ciclo del agua
        
        Ecosistemas: Flujo de energía sostiene cadenas alimenticias
        
        Ejemplo: Sin energía solar, no habría vida en la Tierra
    - - Respuesta Biológica: No es Posible
        
        .
        
        Leyes de la termodinámica: La vida requiere flujo de energía
        
        Sin energía: Cese de procesos metabólicos, muerte celular
        
        Ejemplo: Organismos no pueden violar la primera ley (conservación de energía)
        
        Entropía: Sin energía externa, los sistemas vivos colapsan hacia máximo desorden
    - - .
        
        Sin energía externa: Imposible, ya que incluso la Tierra depende del Sol
        
        Reducción extrema: Vivir sin energía artificial (electricidad, combustibles)
        
        Consecuencias: Colapso de sociedades modernas, regreso a vida preindustrial
        
        Ejemplo: Sociedades antiguas usaban energía humana/animal, pero limitada
        
        Entropía: Menos energía artificial reduce entropía local, pero limita desarrollo
    - - .
        
        Supervivencia básica: Necesidad de alimentos (energía química)
        
        Clima: Sin energía para calefacción/refrescamiento, riesgo en regiones extremas
        
        Población: 8 mil millones de personas no sostenibles sin energía intensiva
        
        Ejemplo: Agricultura moderna depende de maquinaria y fertilizantes energéticos
    - - .
        
        Minimalismo: Reducir consumo energético, pero no eliminarlo
        
        Sostenibilidad: Usar energía renovable para minimizar entropía
        
        ¿Es deseable vivir con menos energía si implica menos progreso?
    - - Energía Renovable
        
        .
        
        Tipos: Solar, eólica, hidráulica, geotérmica
        
        Ventajas: Menor entropía vs. combustibles fósiles
        
        Ejemplo: Hidrógeno verde como almacenamiento de energía
    - - .
        
        Tecnologías: Electrodomésticos de bajo consumo, edificios pasivos
        
        Comportamiento: Reducir desperdicio, usar transporte público
        
        Entropía: Menos pérdidas de calor, menor impacto ambiental
    - - .
        
        Estilo de vida: Minimalismo, comunidades autosuficientes
        
        Ejemplo: Ecoaldeas con baja huella energética
        
        Desafío: Equilibrio entre calidad de vida y sostenibilidad
    - - .
        
        Dependencia: La energía es fundamental para la vida y la civilización
        
        Desafíos: Acceso desigual, impacto ambiental, agotamiento de recursos
        
        Futuro: Transición a fuentes sostenibles para reducir entropía global
- - - - Petróleo
        
        gasolina, diésel
      - hidrógeno, electricidad
      - vehículos eléctricos
  - - - carbón
      - biomasa
      - Gas natural
      - electricidad
  - - - eólica
      - Hidráulica
      - nuclear
      - solar
      - gas
      - carbón
  - - - gas
      - solar térmica
      - Electricidad
      - biomasa
- - - - Ventajas
        
        limpia
        
        Abundante
        
        reduce huella de carbono.
        
        Proporciona energía limpia
        
        Colombia recibe alta radiación solar
      - Desventajas
        
        alto costo inicial.
        
        Dependiente del clima
        
        La fabricación de paneles solares
        
        consume energía y materiales
        
        metales
        
        silicio
        
        su reciclaje es un desafío
        
        uso de las tierras afectan los ecosistemas locales.
      - Tipos
        
        térmica
        
        calentamiento de fluidos
        
        Fotovoltaica
        
        paneles solares
      - Quién y cuándo
        
        Alexandre Edmond Becquerel
        
        1839
        
        descubre el efecto fotovoltaico
        
        base de los paneles solares.
        
        Bell Labs
        
        1954
        
        la primera celda solar fotovoltaica moderna
      - Energía Fotovoltaica y Entropía
        
        Luz Solar: Energía de Baja Entropía
        
        .
        
        Fuente: Sol (~5500 °C), reservorio de alta temperatura
        
        Características: Fotones altamente ordenados, energía de alta calidad
        
        Importancia: Base para generar trabajo útil (electricidad)
        
        Proceso Fotovoltaico
        
        .
        
        Efecto fotovoltaico: Fotones excitan electrones en celdas (ej. silicio)
        
        Conversión: Energía radiante → Electricidad
        
        Pérdidas que aumentan la entropía
        
        Relajación térmica: Exceso de energía de fotones se pierde como calor
        
        Recombinación: Electrones se recombinan, liberando calor o luz
        
        Reflexión/Transmisión: Luz no absorbida se pierde
        
        Concepto de Entropía
        
        .
        
        Definición: Medida del desorden o dispersión de energía en un sistema
        
        Segunda Ley de la Termodinámica: La entropía total del universo siempre aumenta
        
        Relación con la energía: Parte de la energía útil se pierde como calor, incrementando la entropía
        
        Limitaciones por Entropía
        
        .
        
        Límite de Shockley-Queisser: Eficiencia máxima ~33.7% (silicio, una unión)
        
        Causa: Diferencia de temperatura (Sol ~5500 °C vs. celda ~300 K)
        
        Pérdidas inevitables: Calor residual incrementa la entropía del entorno
        
        Salida: Electricidad y Entropía
        
        .
        
        Electricidad: Energía de baja entropía, ordenada, útil para trabajo
        
        Calor residual: Disipado al entorno, aumenta la entropía global
        
        Aplicaciones: Motores, dispositivos, redes eléctricas
        
        Optimizaciones para Reducir Entropía
        
        .
        
        Celdas de unión múltiple: Capturan más energía de fotones
        
        Perovskitas: Mayor eficiencia, menos pérdidas
        
        Concentradores solares: Incrementan la captura de luz
        
        Almacenamiento: Baterías para minimizar desperdicio de energía
        
        Implicaciones y Sostenibilidad
        
        .
        
        Energía renovable: Menor generación de entropía vs. combustibles fósiles
        
        Rol en la transición energética: Descarbonización de industrias y transporte
        
        Visión termodinámica: Aprovechar energía de baja entropía antes de su degradación
    - - Desventajas
        
        Impacto visual
        
        ruido y riesgo para aves
        
        por colisiones con aspas
        
        producción de turbinas requiere metales raros
      - Ventajas
        
        costo competitivo
        
        Baja emisión
        
        ideal para regiones ventosas
        
        La Guajira, Colombia
      - Tipos
        
        Turbinas eólicas terrestres
      - Siglo I
        
        Molinos de viento
        
        Persia para moler grano.
      - Quién y cuándo
        
        James Blyth construye
        
        1887
        
        la primera turbina eólica para generar electricidad.
        
        Siglo XX
        
        Avances en aerodinámica y materiales
    - - Ventajas
        
        Estable
        
        alta eficiencia.
        
        almacenable (represas)
        
        Colombia
        
        representa ~70% de la electricidad
        
        datos de 2023
      - Desventajas
        
        Impacto ambiental en ecosistemas acuáticos
        
        Inundaciones por represas
        
        afectan
        
        comunidades
        
        ecosistemas
        
        desplazamientos
        
        proyectos como Hidroituango
      - Tipos
        
        Represas
        
        microhidráulica
        
        energía de mareas.
        
        colocar en los tipos como funciona
      - Quién y cuándo
        
        Siglo III aC
        
        Ruedas hidráulicas
        
        antigua Grecia y Roma
        
        Primera central hidroeléctrica
        
        moderna en Wisconsin, EE.UU.
        
        1882
    - - Tipos
        
        Generación eléctrica
        
        calefacción directa.
      - Ventajas
        
        Constante
        
        baja emisión.
        
        ideal para calefacción
      - Desventajas
        
        Limitada a zonas geotérmicas activas.
        
        alto costo inicial
        
        riesgo de sismicidad inducida.
      - Quién y cuándo
        
        Primera planta geotérmica
        
        1904
        
        Larderello, Italia
        
        Siglo XX
        
        Desarrollo en países volcánicos
        
        Islandia y Nueva Zelanda.
      - cual es mas eficiente y rentable
    - - Ventajas
        
        renovables.
        
        reduce la dependencia de combustibles fósiles.
        
        Aprovecha residuos orgánicos
      - Desventajas
        
        Competencia con cultivos alimentarios.
        
        deforestación por plantaciones
        
        palma para biodiésel
      - Tipos
        
        biodiésel
        
        Bioetanol
        
        biogás.
        
        referentes
      - Quién y cuándo
        
        Antigua
        
        madera para fuego desde la prehistoria
        
        Siglo XX
        
        biocombustibles modernos
        
        bioetanol
    - - Ventajas
        
        limpia
        
        Predecible
      - Desventajas
        
        Alto costo
        
        impacto en ecosistemas marinos.
      - Tipos
        
        olas.
        
        Aprovechamiento de mareas
    - - Ventajas
        
        Cero emisiones
        
        versátil
        
        almacenable
        
        combustible
        
        transporte
        
        industria
        
        Colombia
        
        proyectos piloto en Cartagena (2023)
      - Desventajas
        
        Infraestructura costosa
        
        H₂ es inflamable.
        
        riesgo de fugas
        
        Alta demanda energética para producirlo
        
        de donde provienen los materiales que utilizamos
      - Tipos
        
        Producción vía electrólisis con energías renovables.
      - Quién y cuándo
        
        1800
        
        William Nicholson
        
        descubren la electrólisis
        
        proceso químico
        
        utiliza una corriente eléctrica
        
        1 more item...
        
        Anthony Carlisle
        
        Siglo XXI
        
        Avances en hidrógeno verde
        
        energías renovables
        
        proyectos
        
        Chile
        
        Australia
      - electrólisis
        
        Cómo funciona
        
        utiliza un electrolito
        
        agua
        
        hidróxido de sodio
        
        sal
        
        contiene iones
        
        1 more item...
        
        una solución ácida
        
        bicarbonato
        
        del agua
        
        Electrolito
        
        ácido sulfúrico
        
        H₂SO₄
        
        conduce electricidad
        
        Agua
        
        Reacción
        
        el ánodo
        
        2H₂O → O₂ + 4H⁺ + 4e⁻
        
        se produce oxígeno gaseoso
        
        el cátodo
        
        2H⁺ + 2e⁻ → H₂
        
        se produce hidrógeno gaseoso
        
        Resultado
        
        El agua (H₂O)
        
        descompone
        
        hidrógeno (H₂)
        
        oxígeno (O₂)
        
        el Usos
        
        Producción
        
        gases
        
        hidrógeno
        
        oxígeno
        
        Obtención
        
        metales puros
        
        cobre
        
        procesos industriales
        
        aluminio
      - H₂ es inflamable
        
        es altamente inflamable
        
        combina fácilmente con el oxígeno(O₂)
        
        presencia de una chispa o llama
        
        produce una reacción exotérmica
        
        agua (H₂O)
        
        libera una gran cantidad de energía
        
        se deben tomar precauciones
        
        1 more item...
      - tipos de hidrogenos
        
        Introducción al Hidrógeno
        
        .
        
        Definición: Combustible limpio, solo produce agua al quemarse o usarse en celdas de combustible
        
        Usos: Transporte, industria (acero, amoníaco), almacenamiento de energía
        
        Importancia: Clave para la descarbonización y transición energética
        
        Hidrógeno Verde
        
        .
        
        Proceso: Electrólisis del agua usando electricidad renovable (solar, eólica, hidráulica)
        
        Cero emisiones de CO₂ en producción
        
        Energía de baja entropía (renovables)
        
        Ventajas
        
        Sostenible, alineado con objetivos climáticos
        
        Ideal para descarbonizar industrias pesadas
        
        Desafíos
        
        ,.
        
        Alto costo actual de electrolizadores
        
        Requiere gran infraestructura renovable
        
        Entropía: Pérdidas por eficiencia de electrólisis (~70-80%), calor residual
        
        Ejemplo: Proyectos en Australia, Chile
        
        Hidrógeno Gris
        
        .
        
        .
        
        Alta emisión de CO₂ (~9-12 kg CO₂/kg H₂)
        
        Energía de alta entropía (combustibles fósiles)
        
        Proceso: Reformado de metano con vapor (SMR) usando gas natural
        
        Ventajas
        
        Bajo costo, tecnología madura
        
        Ampliamente usado en industria
        
        Desafíos
        
        No sostenible, gran impacto climático
        
        Entropía: Emisiones y calor residual incrementan entropía global
        
        Ejemplo: Producción convencional en refinerías
        
        Hidrógeno Azul
        
        .
        
        .
        
        Emisiones reducidas (~1-2 kg CO₂/kg H₂ con CCS)
        
        Transición hacia sostenibilidad
        
        Proceso: Reformado de metano con captura y almacenamiento de carbono (CCS)
        
        Ventajas
        
        Menor impacto que el gris
        
        Usa infraestructura existente
        
        Desafíos
        
        Costo de CCS, no elimina todas las emisiones
        
        Dependencia de combustibles fósiles
        
        Entropía: Pérdidas en captura de carbono, calor residual
        
        Ejemplo: Proyectos en Noruega, Canadá
        
        Hidrógeno Turquesa
        
        .
        
        .
        
        Sin emisiones de CO₂ (carbono sólido reusable)
        
        Tecnología en desarrollo
        
        Proceso: Pirolisis de metano, produce hidrógeno y carbono sólido
        
        Ventajas
        
        Sostenible si usa energía renovable
        
        Carbono sólido como subproducto valioso
        
        Desafíos
        
        Escala limitada, alto costo inicial
        
        Entropía: Pérdidas térmicas en pirolisis, pero menor que gris/azul
        
        Ejemplo: Proyectos piloto en Alemania
        
        Hidrógeno Rosa (o Púrpura)
        
        .
        
        .
        
        Cero emisiones de CO₂ en producción
        
        Energía estable, no renovable
        
        Proceso: Electrólisis del agua usando energía nuclear
        
        Ventajas
        
        Producción constante (no depende de clima)
        
        Alta eficiencia energética
        
        Desafíos
        
        Controversia sobre seguridad nuclear
        
        Gestión de residuos radiactivos
        
        Entropía: Pérdidas en electrólisis, calor nuclear residual
        
        Ejemplo: Proyectos en Francia, Japón
        
        Hidrógeno Amarillo
        
        .
        
        .
        
        Emisiones dependen del mix (fósiles/renovables)
        
        Transitorio hacia hidrógeno verde
        
        Proceso: Electrólisis del agua usando electricidad de la red (mix energético)
        
        Ventajas
        
        Usa infraestructura eléctrica existente
        
        Desafíos
        
        No sostenible si la red depende de fósiles
        
        Entropía: Varía según fuente de electricidad
        
        Ejemplo: Producción en regiones con redes mixtas
        
        Hidrógeno Blanco
        
        ,
        
        .
        
        Sin emisiones en extracción (si es natural)
        
        Raro, en exploración
        
        Proceso: Hidrógeno natural extraído de depósitos geológicos
        
        Ventajas
        
        Potencialmente limpio y abundante
        
        Desafíos
        
        Tecnología de extracción inmadura
        
        Recursos limitados conocidos
        
        Entropía: Pérdidas en extracción y purificación
        
        Ejemplo: Depósitos en Mali, Australia
        
        Hidrógeno Negro/Marrón
        
        .-
        
        .
        
        Muy alta emisión de CO₂ (~20 kg CO₂/kg H₂)
        
        Energía de alta entropía
        
        Proceso: Gasificación de carbón
        
        Ventajas
        
        Bajo costo en regiones con carbón
        
        Desafíos
        
        Altamente contaminante, no sostenible
        
        Entropía: Gran aumento por emisiones y calor
        
        Ejemplo: Uso limitado en China, India
        
        Comparación y Sostenibilidad
        
        .
        
        Verde, turquesa, rosa: Más sostenibles, menor entropía
        
        Gris, negro: Insostenibles, alta entropía
        
        Azul, amarillo: Transitorios, entropía media
        
        Rol en transición energética: Priorizar hidrógeno limpio
        
        Optimizaciones para Reducir Entropía
        
        .
        
        Electrolizadores eficientes: Mejorar rendimiento (~80%+)
        
        Energías renovables: Reducir dependencia de fósiles
        
        Infraestructura: Minimizar pérdidas en transporte/almacenamiento
        
        Implicaciones
        
        .
        
        Descarbonización: Industrias, transporte, energía
        
        Innovación: Nuevos métodos (turquesa, blanco)
        
        Desafíos: Costos, escalabilidad, infraestructura
    - - Fuentes de energía que se regeneran naturalmente en un período corto y son sostenibles.
  - - - Ventajas
        
        Alta densidad energética
        
        infraestructura establecida.
        
        base de combustibles
        
        productos
        
        químicos
        
        plásticos
      - Desventajas
        
        Emisiones de CO₂
        
        riesgo de derrames.
        
        Deepwater Horizon 2010
        
        evento catastrófico
        
        el mayor derrame de petróleo
      - Usos
        
        Combustibles
        
        diésel
        
        gasolina
        
        petroquímicos
      - Quién y cuándo
        
        Siglo XX
        
        Desarrollo de la industria petroquímica
        
        Exxon, BP
        
        Edwin Drake
        
        1859
        
        perfora el primer pozo de petróleo moderno
        
        Pensilvania, EE.UU
    - - Desventajas
        
        Altas emisiones de CO₂
        
        contaminación por cenizas
        
        problemas de salud
        
        enfermedades respiratorias
      - Ventajas
        
        abundante.
        
        Bajo costo
        
        confiable para electricidad
      - Usos
        
        industria
        
        Generación eléctrica
      - Quién y cuándo
        
        Antigua
        
        Uso en China para fundición
        
        siglo Iv
        
        Siglo XVIII
        
        Revolución Industrial
        
        impulsó su uso
        
        máquinas de vapor
    - - Desventajas
        
        Fugas de metano
        
        no renovables.
        
        potente gas
        
        efecto invernadero
      - Ventajas
        
        abundante.
        
        Menor emisión de carbón
      - Usos
        
        calefacción
        
        industria.
        
        Generación eléctrica
      - Quién y cuándo
        
        Siglo XIX
        
        Uso industrial
        
        EE.UU
        
        Europa
        
        Siglo XX
        
        Expansión de gasoductos
        
        Gazprom
        
        Ecopetrol
    - - Desventajas
        
        Residuos radiactivos
        
        riesgo de accidentes
        
        Chernóbil 1986
        
        la central nuclear Vladímir Ilich Lenin
        
        Fue el peor desastre nuclear de la historia
        
        Fukushima 2011
      - Ventajas
        
        bajas emisiones de CO₂.
        
        Alta eficiencia
        
        energía constante
      - Usos
        
        Fisión nuclear
        
        uranio
        
        torio
      - Quién y cuándo
        
        Enrico Fermi
        
        1942
        
        logró la primera
        
        primera reacción nuclear controlada
        
        Chicago Pile-1
        
        1951
        
        Primera planta nuclear en Idaho
        
        EE.UU.
- - - - por personas
        
        pero su aprovechamiento
        
        tecnológico
        
        tiene hitos históricos clave
        
        son aprovechados
        
        por la humanidad