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Instituto
Superior de
Formación y Recursos
en red para el 
Profesorado
FUENTES DE
ENERGÍA PARA
EL FUTURO
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La primera de nuestras colecciones se denomina Aulas de
Verano, y pretende que todo el profesorado pueda acceder al
conocimiento de las ponencias que se desarrollan durante los
veranos en la Universidad Internacional Menéndez Pelayo de
Santander, en los cursos de la Universidad Complutense en El
Escorial, en los de la Universidad Nacional de Educación a
Distancia en Ávila y en los de la Fundación Universidades de
Castilla y León en Segovia. 
La segunda colección se denomina Conocimiento Educativo.
Con ella pretendemos difundir las investigaciones realizadas por el
profesorado o grupos de profesores, el contenido de aquellos cur-
sos de verano de carácter más general y dar a conocer aquellas
acciones educativas que desarrolla el Instituto Superior de
Formación del Profesorado durante el año académico.
Estas colecciones tienen un carácter de difusión y extensión
educativa, al servicio de la intercomunicación entre los 
docentes que desarrollan sus tareas en las distintas
Comunidades y Ciudades Autónomas de nuestro Estado. 
Colección Aulas de Verano, que se identifica
con el color "bermellón Salamanca"
• Serie "Ciencias" Color verde
• Serie "Humanidades" Color azul 
• Serie "Técnicas" Color naranja
• Serie "Principios" Color amarillo 
Colección Conocimiento Educativo, que se identifica 
con el color "amarillo oficial"
• Serie "Didáctica" Color azul 
• Serie "Situación" Color verde 
• Serie "Aula Permanente" Color rojo 
• Serie "Patrimonio" Color violeta
ISBN: 978-84-369-4675-8 
FUENTES DE ENERGÍA
PARA EL FUTURO
MINISTERIO DE EDUCACIÓN, POLÍTICA SOCIAL Y DEPORTE 
SECRETARÍA DE ESTADO DE EDUCACIÓN Y FORMACIÓN
Dirección General de Formación Profesional
Instituto Superior de Formación y Recursos para el Profesorado
Edita:
SECRETARÍA GENERAL TÉCNICA
Subdirección General de Información y Publicaciones
Catálogo de publicaciones del MEPSYD
http://www.mepsyd.es/
Catálogo general de publicaciones oficiales
www.060.es
NIPO: 660-08-048-X
ISBN: 978-84-369-4675-8 
Depósito Legal: M-49228-2008
Imprime: Estilo Estugraf Impresores, S.L.
©
Colección: AULAS DE VERANO
Serie: Ciencias
FUENTES DE ENERGÍA PARA EL FUTURO
En la sociedad en general y, por supuesto, en cualquier nivel de ense-
ñanza, con especial énfasis en la secundaria, es cada día más patente la preo-
cupación creciente, tanto del alumnado como del profesional docente, por los
temas relacionado con la energía, según se pone de manifiesto en múltiples
situaciones. En este libro se presenta una perspectiva actualizada de las dife-
rentes fuentes energéticas que se están utilizando actualmente y que se podrán
utilizar, a medio y largo plazo, para proporcionar, de manera coordinada o por
sustitución, los requerimientos energéticos en los tres sectores de mayor con-
sumo: transporte, industria y terciario (residencial y servicios).
En el libro también se pretende, así mismo, enfatizar los aspectos
medioambientales y tecnológicos de estas energías, analizándose los retos de
investigación, desarrollo e innovación que ello supone y los impactos direc-
tos e indirectos que su uso conlleva, así como las repercusiones indirectas de
carácter social y económico.
Este libro está especialmente dirigido a los profesores de secundaria en
especial a los de bachillerato, estando todo ello situado en el contexto que
determinan las enseñanzas curriculares del nuevo bachillerato.
Dirección editorial del volumen Fuentes de Energía para el Futuro:
MARIA DEL ROSARIO HERAS CELEMÍN
Coordinación: IGNACIO GUERRA PLASENCIA
Autores:
BALLESTEROS PERDICES, Mercedes
FERRANDO VITALES, Fernando
GARCÍA GÓMEZ-TEJEDOR, Gustavo
GONZÁLEZ GARCÍA-CONDE, Antonio
GUERRA PLASENCIA, Ignacio
HERAS CELEMÍN, María del Rosario 
LAVANDEIRA ADÁN, Juan Carlos
LÓPEZ MARTÍNEZ, Cayetano
MONTES PONCE DE LEÓN, Manuel 
WILLIART TORRES, Amalia 
ZARZA MOYA, Eduardo 
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Introducción ........................................................................................ 7
Mª del Rosario Heras Celemín
Fuentes de energía: sus orígenes, ventajas y desventajas. 
Recursos energéticos: situación actual y perspectivas ...................... 11
Gustavo García Gómez-Tejedor
Impacto ambiental de la energía ........................................................ 31
Amalia Williart Torres
Energías de fisión y fusión: situación actual 
y perspectivas de futuro ...................................................................... 53
Cayetano López Martínez
Hidrógeno y pilas de combustible:
expectativas y oportunidades .............................................................. 91
Antonio González García-Conde
Energía eólica: situación actual y perspectivas de futuro .................. 113
Fernando Ferrando Vitales
La biomasa como recurso energético .................................................. 125
Mercedes Ballesteros Perdices
Plantas solares termoeléctricas: estado actual y perspectivas .......... 141
Eduardo Zarza Moya
Energía solar fotovoltaica, energía solar térmica y frío solar ............ 191
Juan Carlos Lavandeira Adán
Aplicaciones de la energía solar en la edificación. 
Proyecto ARFRISOL ............................................................................ 221
M. del Rosario Heras Celemín
La energía en los nuevos currículos de bachillerato .......................... 259
Ignacio Guerra Plasencia
La I+D energética para el futuro ........................................................ 281
Manuel Montes Ponce de León
Ediciones del Instituto Superior de Formación y 
Recursos en red para el Profesorado ................................................ 307
ÍNDICE
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El propósito de este libro es analizar las diferentes fuentes energéticas
que se están utilizando actualmente, haciendo énfasis en los aspectos medio-
ambientales y tecnológicos de estas energías. Para ello, se exponen las carac-
terísticas y el estado actual de la investigación y el desarrollo en que se
encuentran tanto las energías convencionales como las renovables, así como
la nuclear, las pilas de combustible y el hidrogeno como vector energético. Así
mismo, se consideran las diferentes posibilidades de ahorro de energía, de
reducción de la demanda y de aumento de la eficiencia energética, particula-
rizando para la situación energética de España. Todo ello partiendo del creci-
miento continúo de la demanda y la carencia de fuentes energéticas a escala
nacional que están obligando, con mayor intensidad que en otros países de la
Unión Europea, a buscar en las energías renovables la alternativa del futuro. 
En las diferentes fuentes de energía se analizan los retos de investiga-
ción, desarrollo e innovación de cada una, así como los impactos directos e
indirectos que su uso conllevan, considerando las repercusiones indirectas de
carácter social y económico. Estos análisis se sitúan en el contexto que deter-
minan las enseñanzas curriculares del nuevo bachillerato. 
Atendiendo a estos propósitos, los capítulos del libro se han distribuido en
dos partes bien diferenciadas, los primeros capítulos se dedican al análisis global
de las diferentes fuentes energéticas, sus impactos medioambientales, energía
nuclear y vector hidrogeno más pilas de combustibles, siendo los últimos capí-
tulos los dedicados al análisis de las fuentes de energías renovables (eólica, bio-
masa y solar: termoeléctrica, fotovoltaica, térmica de baja temperatura y aplica-
ción a la edificación para reducir la demanda de energía, sin olvidar la tecnolo-
gía de “frío solar”), para terminar con la exposición de cómo se contempla la
enseñanza de la energía en los currículos de enseñanza secundaria y bachillera-
to, finalizando con los programas de I+D existentes, auspiciados por el MEC.
Por lo tanto, la estructura del libro en capítulos es de la siguientemanera:
INTRODUCCIÓN
María del Rosario Heras Celemín
Investigadora Titular
Jefa de la Unidad de Eficiencia Energética en la Edificación
Departamento de Energía. CIEMAT
Fuentes de energía para el futuro
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En el primer capítulo, el profesor Gustavo García Gómez-Tejedor
(CSIC) da una visión general de las diferentes fuentes de energía, exponiendo
sus orígenes, ventajas y desventajas de cada una de ellas, así como analiza la
situación actual y perspectivas de los diversos recursos energéticos que existen
y pueden ser usados.
El siguiente capítulo se dedica al análisis del Impacto Ambiental de la
Energía y sus repercusiones, siendo la autora la Profesora Amalia Williart
Torres (UNED) quien, partiendo de la definición de impacto ambiental y sus
escalas, describe los diferentes impactos, comparando los producidos por las
diferentes fuentes de energía, y plantea medidas para minimizar su influencia. 
El capitulo sobre el estudio de las Energías de Fisión y Fusión: Situa-
ción actual y Perspectivas de futuro, tiene como autor al Profesor Cayetano
López Martínez (CIEMAT) quien expone la situación en que se encuentra
actualmente la fisión nuclear, analizando las ventajas e inconvenientes de
esta tecnología y analizando los reactores nucleares de nuevas generaciones
, para concluir con la exposición de la investigación que se esta llevando a
cabo sobre la fusión nuclear, especialmente en el proyecto del ITER. 
El siguiente capitulo se dedica al estudio del Hidrógeno y Pilas de
Combustible: Expectativas y Oportunidades siendo el autor Antonio
González García-Conde (INTA), dándose una visión de la economía del
hidrógeno basada en su obtención a partir de recursos autóctonos. Para ello
es necesario superar desafíos técnico - científicos, sociales y políticos, lle-
vando a cabo actividades de I+D para conseguir la penetración del hidróge-
no en el mercado mundial de la energía, como son el desarrollo de sistemas
de pilas de combustible y de almacenamiento de hidrógeno que sean fiables,
seguros, duraderos y económica y medioambientalmente aceptables.
El capitulo dedicado al estudio de la Energía Eólica: Situación actual
y Perspectivas de futuro, cuyo autor es Fernando Ferrando Vitales (ENDE-
SA), parte de la premisa de que la energía eólica no es la solución a todos los
problemas energéticos … pero la solución pasa por la eólica. Expone la
madurez tecnológica, industrial y comercial de esta tecnología y su competi-
tividad frente a las fuentes convencionales, haciendo énfasis en el gran des-
pliegue logrado en España, donde es una pieza fundamental por el valor aña-
dido social y económico, aunque su conocimiento aún no forma parte de los
contenidos educativos en los distintos niveles y precisa de un apoyo definido
por parte de las Administraciones.
El siguiente capitulo se dedica al estudio de la Biomasa como Recurso
Energético. En él, la autora. Mercedes Ballesteros Perdices (CIEMAT), hace
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una descripción de la disponibilidad y posibilidades de su utilización con
fines energéticos, así como de los diferentes procesos de su transformación
para ser utilizados tanto con fines térmicos, eléctricos o como biocombusti-
bles, lo que supone una reducción en el consumo de energía convencional en
diversos usos y aplicaciones (transporte, industria, residencial y servicios). 
En el capitulo dedicado al análisis de las Plantas Solares Termo-
eléctricas: Estado actual y perspectivas, Eduardo Zarza Moya (PSA-CIE-
MAT) hace una descripción del porqué del reciente interés en este tipo de
aplicaciones de la energía solar basada en la concentración de la radiación
solar que ha dado lugar a diferentes tecnologías: de receptor central, de dis-
cos parabólicos, o de captadores cilindro parabólicos. Además, compara las
diferentes tecnologías de estas plantas solares, haciendo énfasis en la situa-
ción actual y sus perspectivas futuras en España, y presenta la Plataforma
Solar de Almería como el mayor laboratorio de ensayo a nivel mundial en
este tipo de aplicaciones de la energía solar.
El capitulo dedico al estudio de las diferentes aplicaciones de la
Energía Solar Fotovoltaica. Energía Solar Térmica y Frío Sol, de Juan Carlos
Lavandeira Adán (ClimateWell) quien expone las aplicaciones de estas tec-
nologías, tan actuales en España, para generación de energía eléctrica en las
plantas fotovoltaicas, como en las aplicaciones térmicas, calentamiento de
agua, para su aplicación en edificios tanto para apoyo a calefacción como
para obtener refrigeración, en la tecnología conocida como “frío solar”. 
El siguiente capitulo se dedica al estudio de las aplicaciones de la
Energía Solar en la edificación, siendo la autora María del Rosario Heras
Celemín (CIEMAT), quien expone cómo la energía solar puede suplir los
requerimientos energéticos de los edificios en cuanto a calefacción, refrige-
ración e iluminación, con lo que se reduce substancialmente el consumo
energético de energía convencional y se disminuye las emisiones de CO2 y
otros agentes de polución a la atmósfera. Hace hincapié en que, aunque ha
entrado en vigor una nueva normativa de edificación en España -Código
Técnico de la Edificación (CTE)- aún queda mucha investigación por hacer
para utilizar las técnicas naturales de acondicionamiento y cuantificar los
ahorros conseguidos en los edificios, por lo que expone un Proyecto ambi-
cioso y de ámbito nacional, el PSE-ARFRISOL, que actualmente se esta des-
arrollando con ese fin. 
En el capitulo del profesor Ignacio Guerra Plasencia (Real Instituto de
Jovellanos, Gijón) se analiza como se contempla la energía en los nuevos
currículos de bachillerato, comenzando con un análisis del borrador del Real
Decreto de las Enseñanzas Mínimas y contrastando los programas de física
Fuentes de energía para el futuro
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en los bachilleratos español e internacional, para comprender el diferente tra-
tamiento que se da a la energía, siendo la diferencia más importante el que en
el bachillerato español no se considera la energía de una manera global, única-
mente se dan aspectos conceptuales y sin considerar las actividades practicas,
donde estas deberían ser obligatorias en el bachillerato. Por lo tanto, se aboga
por una modificación adecuada de los planes de estudio de las ciencias experi-
mentales en el Bachillerato y, en particular, de la Física, como una tarea urgen-
te a llevar a cabo.
Y en el último capitulo se expone el Programa de Energía del Plan
Nacional I+D del MEC, siendo el autor Manuel Montes Ponce de León
(MEC), quien plantea que para poder mantener los estándares de calidad de
vida de las sociedades industrializadas y permitir un desarrollo sostenible que
llegue a los países en vías de desarrollo y a los países con economías más
deprimidas, es necesario un esfuerzo importante en I+D que permita una rápi-
da introducción de las energías renovables. Por ello, el MEC tiene en marcha
un Plan Nacional subvencionando diferentes proyectos para intentar conseguir
un cambio de la cultura energética con sistemas de generación distribuidos,
introducción de nuevos portadores y almacenamientos energéticos que garan-
ticen el máximo aprovechamiento del régimen alternante de producción de las
energías renovables y soporten las fuertes fluctuaciones del consumo.
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INTRODUCCIÓN
La energía es una de las mayores preocupaciones de la sociedad actual.
Es el motor y el espejo de nuestra actividad económica y bienestar social. Por
lo tanto, es un tema que se encuentra en boca de todos, como simple opinión,
como curiosidad o en ocasiones, cuando se trata de personas que ocupan
puestos de responsabilidad, como objeto de decisión. Sin embargo, es una
materia compleja tanto por lo relativo a sus orígenes como a su distribución,
su utilización,sus implicaciones políticas y sus consecuencias medioambien-
tales. Son muchos los factores científicos, políticos, sociales y económicos
que hay que considerar para tener una idea razonable sobre la situación ener-
gética, nacional e internacional, que permita cualquier decisión posterior.
FUENTES DE ENERGÍA: SUS ORÍGENES, VENTAJAS Y
DESVENTAJAS. RECURSOS ENERGÉTICOS:
SITUACIÓN ACTUAL Y PERSPECTIVAS
Gustavo García Gómez-Tejedor
Instituto de Matemáticas y Física Fundamental (CSIC)
INTRODUCCIÓN
1. LA ENERGÍA
2. FUENTES NATURALES DE ENERGÍA
2.1. El Sol
2.2. Obtención directa de la energía del Sol
2.3. Obtención de energía por combustión
2.4. Obtención de energía del núcleo atómico
2.5. Aprovechamiento de la energía mecánica
3. TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA PRIMARIA
3.1.Generación de energía eléctrica
3.2.Otras transformaciones de la energía primaria
4. LA DEMANDA ENERGÉTICA
5. RECURSOS ENERGÉTICOS Y RESERVAS ENERGÉTICAS
BIBLIOGRAFÍA
Fuentes de energía para el futuro
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Este capítulo constituye una primera aproximación al problema. En él
se expondrán algunas consideraciones generales sobre la energía, sus oríge-
nes y los mecanismos físico-químicos de transformación. Se describirán las
fuentes naturales de energía y su potencial desarrollo, haciendo un primer
análisis sobre las posibles ventajas y desventajas de cada una de ellas.
Finalmente, se introducirán los conceptos de recursos y reservas energéticas
como fuentes rentables de suministro y se revisará la situación actual de las
reservas, así como las previsiones futuras.
1. LA ENERGÍA
El concepto de energía (E) es uno de los más útiles para comprender
las complejas transformaciones que tienen lugar en los sistemas materiales.
La descripción del papel que juega en dichos sistemas constituye la base de
las formulaciones más abstractas de la física:
H |Ψ> = E |Ψ> (1)
E = mc2 (2)
E = hc / λ (3)
Donde (1) es la conocida ecuación de Schrödinger1 que proporciona
los estados propios de la energía de sistemas microscópicos, (2) es la famosa
ecuación de Einstein2 en la que establece la correspondencia entre masa y
energía justificando el origen de la energía atómica y (3) es la no menos
importante ecuación de Planck3 que establece que la transferencia de energía
electromagnética entre sistemas microscópicos se realiza intercambiando un
número entero de “paquetes de energía” o “cuantos” cuya entidad sería pos-
teriormente demostrada por Einstein4.
La palabra energía tiene origen griego [energeia=en+ergon (trabajo)]
y su significado se corresponde bastante bien con la definición general que
se da en los cursos de física: capacidad para realizar un trabajo. Trabajo y
energía son dos manifestaciones de una misma magnitud física que están en
1 E. Schrödinger, Ann. Phys. (Leipzig) 489, 79 (1926).
2 A. Einstein, Annalen der Physik 17, 639 (1905).
3 M. Plank, Annalen der Physik 4, 553 (1901).
4 A. Einstein, Annalen der Physik 17, 132 (1905).
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continua transformación. Se miden por lo tanto en las mismas unidades, es
decir en Julios en el Sistema Internacional de medidas, aunque por motivos
de simplicidad numérica o simplemente históricos se utilicen diferentes uni-
dades dependiendo del sistema que estemos considerando: electrón-voltio,
ergio, kilovatio-hora, etc.
La generación de energía implica por lo tanto la realización de un
trabajo y una vez generada podría ser transformada en otra forma de
energía o bien ser invertida de nuevo en la realización de un determina-
do trabajo. Ahora bien en todas estas transformaciones siempre hay una
cierta cantidad de energía que se pierde, generalmente en forma de calor,
y que no puede ser recuperada (rozamiento, fricción, deformación, etc.).
Esto nos lleva al concepto de rendimiento o porcentaje efectivo de utili-
zación de la energía, concepto que siempre debemos de tener en cuenta
a la hora de valorar la eficacia de un determinado proceso de generación
de energía. Aunque el rendimiento tiene un significado intuitivo y fácil
de comprender, hay que tener cierto cuidado en su aplicación, pues el
efecto no deseado depende de la utilización que se pretenda de la ener-
gía. Es decir, en la propulsión de un vehículo el calentamiento supone
una pérdida de energía afectando negativamente a su rendimiento mien-
tras que en la utilización de la energía como calefacción serían las dila-
taciones y las pérdidas de energía mecánica las indeseadas.
Esto nos lleva a otro aspecto importante sobre las cuestiones gene-
rales de la energía y es su capacidad de almacenamiento. Si utilizamos la
energía a través de sus continuas transformaciones, sería bueno almacenarla
para que pueda ser utilizada cuando sea necesario habiéndola generado en las
condiciones más favorables. Como veremos, el almacenamiento no siem-
pre es posible, o más bien casi nunca es rentable debido a las pérdidas que
conlleva.
En este último párrafo se ha mencionado otro de los aspectos que
no debemos olvidar al evaluar una posible fuente de energía: el aspecto
económico. No se trata únicamente de generar energía sino de que la
energía generada sea económicamente competitiva. El mercado energé-
tico es uno de los ejemplos más claros de la situación de globalización
que vivimos actualmente. Sus precios no sólo dependen de cuestiones
técnicas relacionadas con la producción y la demanda sino que se ven
afectados por movimientos políticos y económicos producidos en cual-
quier punto del planeta y el suministro energético no tiene fronteras. En
estas condiciones es difícil imaginar la subsistencia de una explotación
energética no rentable, salvo que existan otros intereses apoyados con
subvenciones.
Fuentes de energía para el futuro
14
2. FUENTES NATURALES DE ENERGÍA
La principal fuente natural de energía es el Sol, ya sea por su acción
directa (aprovechamiento de la energía solar) o indirecta (formación de com-
bustibles fósiles, biomasa, generación de vientos). Otra fuente natural es la
radioactividad (energía nuclear, energía geotérmica) y finalmente el aprove-
chamiento de la fuerza gravitatoria que origina las mareas y los saltos de
agua. A través de una descripción de las principales características de estas
fuentes naturales indicaremos algunos procedimientos utilizados para su
aprovechamiento energético, los principios científicos en los que se basan y
estimaciones sobre su rendimiento.
2.1. El Sol
El Sol se formó hace unos 4.500 millones de años por la compresión
gravitatoria del fondo interestelar, rico en hidrógeno. El calentamiento origi-
nado por ese aumento de presión le permite alcanzar temperaturas interiores
del orden de 107 K que son lo suficientemente altas para provocar la fusión de
los núcleos de hidrógeno, formando helio y liberando una gran cantidad de
energía. En la Figura 1 se representa un esquema simplificado de la reacción
neta de fusión que tiene lugar en el interior del Sol.
La energía solar es por lo tanto de origen nuclear pero nos llega a la tierra
en forma de emisión térmica después de un largo de proceso de interacción con
las cargas que constituyen sus capas más externas. De una manera similar a la
energía que radian las cargas oscilantes de un filamento incandescente en virtud
de su temperatura, las cargas de la superficie solar emiten energía electromagné-
tica con una temperatura equivalente de 5.770 K. De hecho si comparamos el
espectro de emisión (intensidad de la radiación en función de su longitud de
onda) de una bombilla incandescente a dicha temperatura con el correspondien-
te del Sol, excepto por la absorción atmosférica que tiene lugar a longitudes de
de onda cortas, se obtienendistribuciones casi coincidentes (ver Figura 2).
Figura 1. Representación esquemática de la reacción neta de fusión nuclear en
el interior del Sol.
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La mayor parte de la energía utilizada por los seres vivos en la tierra
proviene en origen del Sol. La energía total que llega a la tierra desde el Sol
es de 178.000 teravatios-año (1 teravatio=1012 vatios), lo que supone unas
15.000 veces el suministro energético mundial. Si toda esta energía pudiese
ser aprovechada no estaríamos hablando del problema energético, pero la
situación es muy distinta. En la Figura 3 se representa un esquema de las
posibles vías de la radiación solar al incidir sobre la superficie terrestre.
A pesar de las elevadas cifras que se muestran en la Figura 3 y del aprove-
chamiento que los seres vivos hacen de ella, la utilización directa de la energía
solar apenas tiene incidencia en el suministro energético internacional. 
2.2. Obtención directa de la energía del Sol
El aprovechamiento directo de la energía solar se basa en dos procesos
físicos totalmente diferentes. El primero y más intuitivo consiste en la simple
transmisión de su energía calorífica. Todos los cuerpos absorben y emiten la
radiación térmica, por lo que técnicamente este proceso consiste en la elección
Figura 2. Comparación del espectro de emisión del Sol con el de un cuerpo 
incandescente a 5.770 K.
Figura 3. Reparto de la radiación solar que llega a la tierra.
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de materiales altamente absorbentes, con emisión bajas y susceptibles de ais-
lamientos que dirijan el intercambio de calor en la dirección deseada (calenta-
miento de agua principalmente) minimizando las pérdidas indeseadas. Los sis-
temas basados en estos procesos se conocen como “sistemas solares térmicos”.
El otro mecanismo, más sofisticado, se basa en el aspecto corpuscular que
puede mostrar la luz al interaccionar con sistemas microscópicos. Ciertos mate-
riales semiconductores pueden absorber los corpúsculos luminosos aumentando
la energía potencial de su estructura electrónica y convirtiéndose en “pequeños”
generadores eléctricos capaces de descargar dicha energía en un circuito exter-
no. El término pequeño se ha utilizado para indicar que el salto energético que
por unidad de carga puede ser inducido en el material es pequeño, por lo que
debe de organizarse en celdas que mediante asociaciones en serie y en para-
lelo consiguen un voltaje utilizable por los circuitos eléctricos con una poten-
cia razonable. Esta peculiar forma de generación de energía se denomina
energía solar “fotovoltaica” y a diferencia de otros procesos que se describi-
rán más adelante, la energía fotovoltaica genera corriente continua.
Problemas tecnológicos relacionados con su rendimiento y otras razo-
nes, principalmente económicas, han hecho que la fuente más próxima, res-
petuosa con el medioambiente y prácticamente inagotable juegue un papel
secundario en el panorama energético actual.
No obstante, el protagonismo indirecto del Sol en la generación de
combustibles es indiscutible. Hoy por hoy, los combustibles fósiles todavía
representan la principal fuente de energía suponiendo más del 80% del con-
sumo mundial de energía primaria. 
2.3. Obtención de energía por combustión
La combustión es una reacción química en la que se libera energía
como consecuencia de la ruptura de enlaces moleculares. Recurriendo a una
de las representaciones más simples pero efectivas de la estructura de la
materia, ésta estaría constituida por átomos que se asocian entre sí mediante
enlaces de mayor o menor energía para formar moléculas, agregados, líqui-
dos, sólidos, etc. dependiendo de la fuerza y naturaleza de esos enlaces. Si
tomamos el átomo como unidad de materia y utilizamos los modelos de
Rutherford5 y Bohr6 de principio del siglo XX, el átomo, cuyo estado natural
es neutro, está formados por partículas, algunas de ellas con carga, que se dis-
tribuyen de la siguiente manera: las partículas de mayor masa, protones y
neutrones, se agrupan en su centro definiendo una minúscula región, de apenas
5 E. Rutherford, Phys. Rev. 13, 321 (1901).
6 N. Bohr, Nature 92, 231 (1914).
Gustavo García Gómez-Tejedor
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10-15 m de radio que llamaremos núcleo y con una carga neta positiva origi-
nada por los protones. Todo el volumen restante del átomo, hasta alcanzar un
radio del orden de 10-10 m, está ocupado por las partículas más ligeras, los
electrones, de carga negativa. Comparando estos radios y teniendo en cuenta
la mencionada neutralidad, en el estado natural de un átomo el número de
electrones coincide con el número de protones (Z) por lo que el átomo, tiene
una gran densidad de partículas entorno a su centro pero la mayor parte del
volumen que ocupa está vacío. En la Figura 4 se muestra una representación
del átomo en función del número de protones y neutrones. Como lo que aquí
nos interesa del átomo son los aspectos relacionados con la generación de
energía, hay un dato que es extremadamente importante: la energía de enlace
de estas partículas. Los electrones ocupan la mayoría del volumen atómico
pero su energía de enlace, la fuerza que los une al átomo, es débil, tan sólo
de algún electrón-voltio para los más externos. Su origen es de tipo electros-
tático, es decir de interacción entre cargas eléctricas, y como consecuencia de
su largo alcance permite interacciones con átomos vecinos dando lugar a
todas las posibles reacciones químicas. 
Desde el punto de vista energético, la reacción química más importan-
te es la combustión. Todos los hidrocarburos, cadenas formadas por átomos
de carbono e hidrógeno enlazados entre sí, pueden reaccionar con el oxígeno
destruyendo estos enlaces, resultando como productos dióxido de carbono y
agua y liberando la energía que contenían dichos enlaces. Esta reacción
podría representarse de la siguiente manera:
CnHm + O2 → CO2 + H2O + Energía (eV)
Tal como hemos dicho, la energía de cada uno de estos enlaces es rela-
tivamente pequeña, por lo que la combustión requiere la destrucción de un
elevado número de enlaces de carbono e hidrógeno para obtener una cantidad
apreciable de energía. Uno de los mayores inconve ientes de la combustión
Figura 4. Representación esquemática del átomo y los elementos químicos.
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se debe precisamente a uno de sus productos: el dióxido de carbono (CO2).
El CO2 es una molécula esencial para la vida, es el elemento que utilizan las
plantas para generar cadenas orgánicas de carbono mediante la fotosíntesis y
además, por su capacidad de absorción de la radiación infrarroja, es uno de
los reguladores de la temperatura superficial de nuestro planeta. El exceso de
combustión originado por la actividad humana está modificando las concen-
traciones de equilibrio de CO2 en la atmósfera con lo que estamos asistiendo
a un aumento de la temperatura media del planeta (calentamiento global).
2.4. Obtención de energía del núcleo atómico
Volviendo a nuestra representación del átomo, nos fijamos ahora en el
núcleo. Esta diminuta región está formada por partículas de gran masa, 1800
veces la masa del electrón, que se encuentran ligadas entre sí por una gran
fuerza que es independiente de lacarga y sólo actúa a distancias cortas del
orden del radio del núcleo. Como para esta fuerza el protón y el neutrón tie-
nen el mismo comportamiento agruparemos a estas dos partículas con el tér-
mino nucleón cuando hablemos de sus propiedades nucleares. La energía de
un enlace nuclear, entre nucleones, es del orden de megaelectron-voltios, es
decir 1.000.000 de veces mayor que la de un enlace entre electrones. En las
reacciones nucleares se rompen y reorganizan enlaces nucleares liberando
parte de su energía. Un esquema de estas reacciones podría ser el siguiente:
a+ZAX → b + Z’A’Y + Energía (MeV)
Para entender qué tipo de reacciones nucleares son las que liberan
energía se ha representado en la Figura 5 la energía de enlace por nucleón
para todos los núcleos conocidos. 
Figura 5. Energía de enlace por nucleón en función del número másico.
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Como puede verse existe un amplio máximo entre Z=20 y Z=150. Esto
quiere decir que los núcleos de Z pequeña (hidrógeno, helio) ganan estabili-
dad, y por lo tanto liberan energía, en reacciones en las que dos núcleos lige-
ros se fusionen para dar lugar a un núcleo más pesado, mientras que por el
contrario, lo núcleos más pesados (uranio, plutonio) tienden a producir reac-
ciones en las que se fisionan para dar lugar a núcleos más ligeros. Este es el
motivo por el que hay dos tipos de dispositivos para la extracción de la ener-
gía del núcleo: los dispositivos de fisión, en los que se basan la totalidad de
las centrales nucleares que existen hoy en día para la obtención de energía
eléctrica y los dispositivos de fusión que actualmente se encuentran en fase
de experimentación. 
Desde el punto de vista energético la fisión es altamente favorable,
aunque su utilización presenta algunos inconvenientes prácticos. El principal
de ellos es que los productos de las reacciones de fisión siguen teniendo acti-
vidad nuclear. Es decir no son núcleos estables sino que continúan durante un
largo periodo de tiempo (años) emitiendo electrones de alta energía (β),
núcleos de helio (α) y fotones (γ), principalmente) hasta conseguir una con-
figuración estable. Estas emisiones (radiactivas) interaccionan con la materia
produciendo alteraciones estructurales que pueden traducirse en disfunciones
biológicas (daño por radiación). En cambio la fusión nuclear, como es la
fuente primaria de la energía de las estrellas y en particular del Sol, goza de
una gran prensa. Efectivamente la reacción representada en la figura parece
una reacción limpia, sin emisiones radiactivas posteriores. Sin embargo, la
enorme cantidad de energía que hay que invertir para vencer la repulsión
eléctrica entre los núcleos de hidrógenos y poder situarlos dentro del alcance
de la fuerza nuclear la convierte en un proceso inabordable para nuestra tec-
nología actual. Hoy por hoy la fusión nuclear se encuentra en fase de experi-
mentación. En primer lugar se ha renunciado a la reacción que tiene lugar en
el Sol y se ha recurrido a la fusión de variantes del hidrógeno (isotopos) que
contienen uno o dos neutrones en su núcleo (deuterio y tritio, respectiva-
mente). El tritio es un elemento escaso y radiactivo, además la reacción de
fusión deuterio-tritio genera neutrones que pueden generar otras reacciones
nucleares en materiales estructurales. Aunque no se aspire a una situación tan
idílica como la de tener un Sol en la tierra, los reactores de fusión han expe-
rimentado un importante desarrollo tecnológico a través de colaboraciones
internacionales en las que España ha jugado un importante papel por lo que
cabe esperar resultados prácticos en un futuro no muy lejano. 
En la Figura 6 se muestran un reactor de fisión utilizado para la ob-
tención de energía eléctrica y un esquema del proyecto del reactor de fu-
sión ITER donde se investigará el futuro desarrollo de una central de
fusión nuclear. 
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2.5. Aprovechamiento de la energía mecánica
El campo gravitatorio terrestre confiere energía potencial a los objetos
en virtud de su posición. La conversión de esta energía potencial en cinética,
es decir la puesta en movimiento del objeto por acción del campo puede ser
utilizado como fuente de energía. Este sería el caso de la energía hiroeléctri-
ca, del aprovechamiento de corrientes de agua, de las mareas, etc… en gene-
ral toda la materia en movimiento es susceptible de generar energía (viento,
mareas, emisiones gaseosas, aguas subterraneas, etc.) si se encuentra el des-
arrollo tecnológico apropiado que haga rentable su aprovechamiento. La ven-
taja de estas fuentes frente a las reacciones químicas y nucleares es que su
aplicación es más directa, no necesitan en general muchas transformaciones
intermedias pero su fuerza y continuadad escapan más a nuestro control.
3. TRANSFORMACIÓN DE LA ENERGÍA PRIMARIA
Las fuentes naturales proporcionan la energía primaria pero su utiliza-
ción requiere una transformación previa que depende de la necesidad ener-
gética que se quiera cubrir. Una gran parte de estas necesidades se cubren con
energía eléctrica, por lo que la generación de electricidad es la principal
transformación de la energía primaria, de hecho alguna de estas fuentes,
como es el caso de la energía nuclear, sólo pueden ser utilizadas a través de
su conversión en energía eléctrica.
3.1. Generación de energía eléctrica
Por su naturaleza, tan sólo una de las fuentes naturales de energía que
hemos comentado es capaz de generar directamente electricidad: la energía
solar fotovoltaica. Sin duda esto es una ventaja para muchas aplicaciones,
Figura 6. Izquierda, central nuclear de fisión (Trillo). 
Derecha, esquema del reactor experimental de fusión nuclear ITER.
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especialmente aquellas que demandan corriente continua de tensión baja,
como son las aplicaciones electrónicas, pero resulta un inconveniente a la
hora de compatibilizar su generación con la de otras fuentes. No olvidemos
que la red suministro de electricidad es única y en ella confluyen todas las
fuentes de generación, por lo que si no se uniformizan las tensiones y fre-
cuencias en lugar de aumentar la energía suministrada podríamos hacer con-
tribuciones destructivas al añadir fuentes discordantes.
En la Figura 7 se muestra un esquema de la generación directa de
electricidad en un material semiconductor (silicio) al ser iluminado por la
radiación solar
Al margen de aplicaciones particulares y pensando en el suministro
eléctrico general, las principales fuentes de energía, por orden de importan-
cia, son la combustión (centrales térmicas), la fisión nuclear (centrales nucle-
ares), la energía hidráulica (centrales hidroeléctricas) y la energía del viento
(centrales eólicas). Ninguna de ellas produce directamente electricidad por lo
que requieren una transformación física basada en la ley de Faraday7: 
d φmε = –––––– (4)
d t
Puede que esta pequeña expresión matemática nos deje indiferentes, pero sin
embargo representa uno de los fenómenos físicos que ha tenido una de las mayores
implicaciones en el desarrollo tecnológico de toda la maquinaria eléctrica y en el
Figura 7. Generación directa de electricidad iluminando materiales 
semiconductores: energía fotovoltaica.
7 FARADAY, M (1910). The forces of matter. P.F. Collier & Son.
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