La energía en cifras - Gregorio Gil García-FREELIBROS ME (1)

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Perspectivas globales
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La energía en cifras
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La energía en cifras
Perspectivas globales
Gregorio Gil García
La energía en cifras - Perspectivas globales 
Gregorio Gil García
ISBN: 978-84-267-1896-9, edición en español publicada por MARCOMBO, S.A., Barcelona, España
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Primera edición: Alfaomega Grupo Editor, México, febrero 2014
 
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ISBN: 978-607-707-616-2
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Datos catalográficos
Gil, Gregorio
La energía en cifras. Perspectivas globales 
Primera Edición
Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V., México
ISBN: 978-607-707-616-2
Formato: 17 x 23 cm Páginas: 216
Diseño de la cubierta: NDENU DISSENY GRÀFIC
La Energía en Cifras
Introducción
Tendencias a largo plazo
Introducción
Un siglo único
Cambiando el recurso básico
Innovaciones técnicas
La electricidad
El comercio de la energía
Tendencias del consumo
El pasado y el futuro
Energía parte de un sistema
Relacion entre partes
Energía y economía
Intensidades de energía
Precios de la energía
Costes reales de la energía
Energía y calidad de vida
Energía y medio ambiente
Energías y guerras
Combustibles fósiles
Introduccion
Descenso producción de petróleo
Perspectivas en la era del petróleo
El Gas Natural
El carbón
Combustibles no fósiles
Introducción
En. Hidraulica
Biomasas
En. Eólica
Solar directaTérmicas
Fotovoltaica
Otras energías
renov.
El hidrógeno: infraestructuras
Subtopic
Futuro de la energía
Introducción
Uso eficiente de la en.
Algo más que eficiencia
El futuro de la Biosfera
Lo importante
Lo que ayuda
Realidades y deseos
Índice
Capítulo 1. Tendencias a largo plazo
1.1 Introducción .............................................................................................................................. 9
1.2 Un siglo único ......................................................................................................................... 11
1.3 Cambiando el recurso básico ................................................................................................. 15
1.4 Innovaciones técnicas ............................................................................................................. 22
1.5 La creciente importancia de la electricidad ........................................................................... 29
1.6 El comercio de la energía ....................................................................................................... 36
1.7 Tendencias del consumo .......................................................................................................... 40
1.8 El pasado y el futuro ............................................................................................................... 47
Capítulo 2. La energía como parte de un sistema
2.1 Relaciones entre las partes ..................................................................................................... 51
2.2 Energía y economía ................................................................................................................ 52
2.3 Intensidades de energía .......................................................................................................... 56
2.4 Precios de la energía............................................................................................................... 62
2.5 Costes reales de la energía ..................................................................................................... 67
2.6 Energía y calidad de vida ....................................................................................................... 71
2.7 Energía y medio ambiente ....................................................................................................... 76
2.8 Energía y guerra ..................................................................................................................... 83
Capítulo 3. El futuro de los combustibles fósiles
3.1 Introducción ............................................................................................................................ 87
3.2 Probabilidad de agotamiento rápido del petróleo .................................................................. 89
3.3 Perspectivas en la era del petróleo ......................................................................................... 96
3.4 Conjeturas en torno al gas natural ....................................................................................... 105
3.5 El papel del carbón ............................................................................................................... 114
Capítulo 4. Las energías no fósiles
4.1 Introducción .......................................................................................................................... 123
4.2 Energía hidráulica: potencial y límites ................................................................................ 128
4.3 Energías de la biomasa ......................................................................................................... 137
4.4 Electricidad generada por el viento ..................................................................................... 146
4.5 Conversiones directas de energía solar ................................................................................ 154
4.6 Otras energías renovables .................................................................................................... 160
4.7 La economía del hidrógeno: infraestructuras ...................................................................... 164
4.8 El futuro de la energía nuclear ............................................................................................. 174
Capítulo 5. El futuro de la energía
5.1 Introducción .......................................................................................................................... 179
5.2 Uso efi ciente de la energía ....................................................................................................180
5.3 Algo más que una elevada efi ciencia .................................................................................... 188
5.4 La energía y el futuro de la Biosfera..................................................................................... 193
5.5 Lo que realmente importa ..................................................................................................... 200
5.6 Cosas que ayudan y otras que no lo hacen ........................................................................... 204
5.7 Realidades y deseos .............................................................................................................. 209
Prólogo
Ya han pasado cuatro años desde la edición de mi segundo libro titulado Energías del siglo XXI - 
De las energías fósiles a las alternativas, que fue escrito con una fuerte intención descriptiva de las 
tecnologías utilizadas hasta ese momento en el sector energético y donde se consideraban tanto 
las energías fósiles como las alternativas, incluyendo también a la energía nuclear.
Este nuevo libro titulado La energía en cifras - Perspectivas globales viene a cubrir un hueco 
dejado por el primero, ya que aquí se consideran las evaluaciones numéricas, tanto de renta-
bilidad de los sistemas como sus repercusiones sociales y medio ambientales en los distintos 
proyectos energéticos, a una escala global. Se muestran, además, estas cuantifi caciones de forma 
gráfi ca de modo que pueda adoptarse fácilmente una perspectiva más matizada ante los proble-
mas de la escasez de energía y el calentamiento global en la Tierra, como ser vivo (Gaia) y de su 
interacción con la humanidad. Se ha prestado especial empeño a las implicaciones con el medio 
ambiente para evitar hipotecar a las generaciones futuras, abandonando el enfoque meramente 
productivista que, en dos siglos, nos ha llevado a la situación en la que nos encontramos en la 
actualidad. 
Se describen detenidamente las sustituciones de unos recursos energéticos primarios princi-
pales por otros, que han tenido lugar a lo largo de la historia de la humanidad y los diversos 
ajustes que ésta ha venido realizando para adaptarse a ello. Primero fue la biomasa en sus dis-
tintas variantes, a continuación vino la transición de la biomasa al carbón, posteriormente la 
del carbón al petróleo, durante el pasado siglo se incorporó a esta gran transición un nuevo 
combustible fósil, el gas natural, y nos encontramos ahora a las puertas de una nueva transi-
ción del petróleo-gas hacia las energías alternativas, asunto que se presenta con detalle. Todas 
estas transiciones se han hecho con fuertes sacrifi cios de algunas personas y colectivos, si bien 
han surgido nuevas oportunidades. Esta última transición, como las anteriores, no ha estado 
presidida tanto por el agotamiento de los recursos de la fuente principal de energía sino por 
un fenómeno que ha pasado a un primer plano de la actualidad y que no es otro que el cambio 
climático global forzado por las acciones del hombre (antropogénicas).
En el primer capítulo se hace una rápida revisión de los aspectos de la energía, que serán 
considerados con más detenimiento en el resto del libro, situándolos en el tiempo y dando unas 
perspectivas de su evolución durante los próximos decenios. En el segundo capítulo se pasa 
revista a las relaciones de la energía con determinados asuntos: economía general, intensidades 
energéticas, precios y costes, calidad de vida de las personas, medio ambiente e, incluso, los 
aspectos bélicos que muchas veces parecen ser una consecuencia casi directa de la actiud de cier-
tos países con respecto a la energía. En el tercer capítulo se analizan los combustibles fósiles, en 
particular: el petróleo, el gas natural y el carbón. Nada relacionado con la energía actual puede 
comprenderse acertadamente sin conocer estos combustibles.
En el cuarto capítulo se analizan las distintas energías no fósiles: la hidráulica, la biomasa, la 
eólica, la solar en sus distintas variantes (baja, media y alta temperatura), sin olvidar otros tipos 
de energías, como la geotérmica, mareomotriz, oleaje, pilas de combustible fuertemente relacio-
nadas con la producción de hidrógeno, y la difi cultad para establecer unas infraestructuras de 
distribución comparables a las del petróleo y gasolina en particular. Se hace un fuerte hincapié 
en la enorme importancia de la electricidad que, aunque no se trate de una energía primaria sino 
intermedia, ha tomado una importancia decisiva en el mundo moderno, así como los problemas 
que plantea su distribución. Se considera tambien la energía nuclear que, aun no siendo produc-
tora directa de gases de invernadero, sí tiene otros problemas como el de la radiación que debe 
ser contemplado con sumo cuidado, incluido el tratamiento dado a los residuos radiactivos sin 
comprometer la seguridad y el bienestar de las generaciones presentes y futuras.
Se añade, fi nalmente, un capítulo donde se considera lo que está por llegar pero huyendo 
del “futurismo”, ya que las previsiones a muy largo plazo se han mostrado casi siempre pro-
fundamente erróneas por haber existido una mezcla inconsciente entre deseos y realidades no 
satisfechas adecuadamente.
A lo largo de todo el libro se ha intentado huir de las posiciones dogmáticas que no condu-
cen a nada bueno, intentando razonar cada una de las posturas adoptadas.
Madrid, agosto de 2012
Gregorio Gil García
gregilgar@yahoo.com
Tendencias a largo plazo
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Capítulo 1 
Tendencias a largo plazo
1.1 Introducción
La nuestra es una civilización con un elevado uso de la energía claramente sustentada en la 
combustión de los combustibles fósiles. Incluso desde el periodo de la creación de la vida 
agrícola y sedentaria, y de domesticación de los animales todas las sociedades tradiciona-
les han asegurado sus necesidades de energía mecánica a través de los músculos humanos 
y de los animales, obteniendo asimismo su energía térmica para el confort y cocinado de 
los alimentos (incluida la iluminación) quemando combustibles procedentes de la bioma-
sa. Los primeros motores más sencillos, impulsados por el agua y el viento: turbinas y 
molinos de viento, estuvieron casi ausentes en algunas sociedades preindustriales, pero 
eventualmente juegan papeles importantes en algunas economías modernas. Los molinos 
de viento durante la edad de oro de Holanda en el siglo XVII son quizás el ejemplo más 
notable de tal sociedad.
En cualquier caso, la disponibilidad media per cápita de todas las formas de energía en 
las sociedades preindustriales permanecieron bajas, e incluso estancadas, durante ciertos 
periodos de tiempo. Esta situación fue sólo marginalmente distinta en unas pocas regiones 
(Inglaterra, Bélgica y Norte de China) donde el carbón había sido usado en cantidades 
limitadas durante siglos, tanto para calefacción como en algunos procesos de fabricación. 
Aunque el siglo XIX vio llegar una amplia industrialización en ciertas partes de Europa y 
de Norteamérica, en la mayor parte de los países en desarrollo (incluidos Estados Unidos 
y Japón) permanecieron en su mayor parte más dependientes de la madera que del carbón 
hasta el fi nal de dicho siglo. Además, incluidos los países ricos en madera la ganancia ab-
soluta en energía per cápita global obtenida al hacer la transición de la madera al carbón 
fue impresionante. El consumo en Estados Unidos de los combustibles fósiles sobrepasó a 
la madera sólo a comienzos de los años 1880; y durante la segunda mitad del siglo XIX el 
suministro per cápita medio de toda la energía aumentó sólo cerca del 25%, el consumo de 
carbón se elevó hasta diez veces, pero previamente el quemado extensivo de la madera se 
cortó a un 80%.
Como contraste a todo esto, los avances humanos durante el siglo XX estuvieron fuerte-
mente ligados a una subida sin precedentes del consumo total de la energía. Este crecimiento 
fue acompañado por un cambio en todo el mundo de la base energética dominante que pasó 
a los hidrocarburos,relegando al carbón casi en todos los lugares a tan sólo dos aplicaciones 
esenciales: producción del coque siderúrgico y sobre todo a la generación de electricidad. 
La energía en cifras
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El uso fi nal del carbón es una parte de otra transformación clave que tuvo lugar durante el 
siglo XX elevando la participación de los combustibles fósiles usados indirectamente para 
producir electricidad. Otras fuentes de la electricidad son: la generación hidráulica y nuclear 
generalizando así el suministro del tipo más conveniente de la energía comercial.
Las mejoras sustanciales de todas las técnicas energéticas descubiertas en el siglo XIX y 
la introducción de otras nuevas y más efi cientes, como los motores principales y una mejor 
extracción y transporte originaron una amplia difusión de ahorro de trabajo humano y 
un aumento del confort con unos precios muy bajos. Los avances técnicos han generado 
una impensable movilidad de personas y mercancías. Como resultado de todo ello, la am-
pliación de la propiedad privada de los automóviles y el transporte aéreo masivo están 
entre las más importantes transformaciones sociales de la segunda mitad del siglo XX. La 
emergencia del comercio global extendido en materias primas (commodities), relacionadas 
con la energía, abre las sendas por las que afl uyen los países que carecen del combustible 
adecuado o de los sufi cientes recursos hidráulicos.
La tendencia más reciente que caracteriza a una civilización de elevada energía ha sido 
un aumento rápido y creciente del suministro de la información. La disponibilidad de 
fl ujos de electricidad baratos y precisos en la entrega de dichos fl ujos eléctricos ha permi-
tido un crecimiento exponencial en el almacenamiento de la información y de su difusión, 
primero, mediante dispositivos analógicos, y desde 1945, explotando el inmenso potencial 
digital. Durante cuatro décadas todas estas innovaciones fueron cada vez más explotadas 
en aplicaciones militares de investigación y de negocio; durante la década de los ochenta 
tuvo lugar una rápida difusión entre la población con la comercialización de los ordena-
dores personales a un precio razonable, que fue acelerado, fi nalmente, con una adopción 
masiva durante la segunda mitad de la década de los noventa a partir del asentamiento de 
Internet.
Aunque las sociedades modernas podrían no existir sin un fl ujo grande e incesante de 
energía, no existen sencillas relaciones lineales entre las entradas de los combustibles fó-
siles y de la electricidad y un rendimiento económico de la nación, satisfactorios servicios 
sociales y una calidad de vida individual (detallaremos esas diversas relaciones en otro 
capítulo). Las relaciones internacionales muestran una variedad en cuanto a patrones de 
consumo y una continuada gran disparidad entre las naciones emergentes y en vías de 
modernización y la más desarrolladas. Al mismo tiempo, muestran también hallazgos so-
cioeconómicos similares, energizados por entradas de energía primaria sustancialmente 
distintas. Muchas de las claves de las tendencias del siglo XX incluyen la elevada depen-
dencia del gas natural, difusión lenta de las energías renovables, ganancias en la efi ciencia 
en todos los tipos de conversiones de energía y una elevación del uso de la energía per cá-
pita en los países de baja renta que continuará, además, durante las próximas generaciones 
pero deberán darse, para ello, algunos cambios fundamentales.
La razón clave para estos ajustes es la necesidad de minimizar los impactos ambientales 
de este uso generalizado de la energía y, particularmente, las consecuencias inquietantes 
de la generación antropogénica de gases de invernadero. La extracción, el transporte y la 
conversión de los combustibles fósiles y la generación y transmisión de electricidad han te-
nido siempre un impacto medio ambiental local y regional que va desde la destrucción de 
los ecosistemas terrestres hasta la contaminación del agua y la acidifi cación de las emisio-
nes causantes del smog fotoquímico. El dióxido de carbono procedente de la combustión 
de los combustibles fósiles plantea un desafío distinto: permanece el gas de invernadero 
antropogénico más importante, la subida de sus emisiones será la causa principal de las 
elevadas temperaturas troposféricas.
Tendencias a largo plazo
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Por consiguiente, el uso futuro de la energía puede no venir determinado sólo por la 
disponibilidad de los recursos o por las técnicas usadas para extraer y convertirlas, ni por 
cambios en sus precios, sino también por la necesidad de asegurar que el consumo global 
de energía no cambie mucho otros parámetros, mas allá de los límites compatibles con el 
mantenimiento a largo plazo de la civilización global. La prevención, o al menos la mode-
ración del calentamiento global, es primordial, aunque no sea el único aspecto a considerar 
puede llegar a ser uno de los más difíciles desafíos del siglo XXI. La pérdida de la biodi-
versidad, por una interferencia humana en el ciclo bioquímico del nitrógeno y la salud de 
los océanos del mundo, son otro aspecto medio ambiental importante asociado con el uso 
creciente de la energía.
1.2 Un siglo único
Sólo en raras ocasiones la historia de la humanidad se ve marcada por hitos decisivos 
después de largos periodos de patrones persistentes. ¿Qué es lo que distingue al siglo XX 
de forma tan notable, como se ha adelantado ya a través de un gran número de ejemplos, 
todos ellos estrechamente conectados con un uso elevado de la energía, mucho más que en 
todo el milenio precedente? Todos estos ejemplos se alinean entre las verdaderas revolu-
ciones en la producción de alimentos (ahora irrevocablemente dependientes de los fertili-
zantes nitrogenados sintéticos, pesticidas y mecanización del campo) y una generalización 
del transporte (coches privados, aviones) para conseguir incluso avances más rápidos en 
comunicaciones (radio, televisión, comunicaciones vía satélite e Internet). La mayor parte 
de los avances posteriores a 1900 en comprensión científi ca básica, desde la nueva física 
einsteniana cuyos orígenes datan de los primeros años del siglo al descifrado de los geno-
mas completos de cerca de 20 especies de microbios a fi nales de los noventa, habría sido 
imposible sin una abundante, barata y precisa distribución de la energía. Casi todos los 
procesos de progreso técnico y de gestión fueron graduales y no saltos bruscos. Cualquier 
lista corta de acontecimientos notables debería incluir la domesticación de grandes anima-
les (vacas y caballos), cuya potencia sobrepasa enormemente a la de los humanos, así como 
la construcción y lenta difusión de los primeros motores mecánicos, que convertían los fl u-
jos indirectos de la energía solar (ruedas hidráulicas y molinos de viento) y, naturalmente, 
la invención del motor de vapor, la primera máquina impulsada por combustible fósil. La 
época de transición de las energías renovables a las fósiles discurrió primero lentamente. 
Los combustibles fósiles llegaron a ser la energía dominante de las necesidades energéticas 
humanas tan solo dos siglos después de la aparición de la máquina de Newcomen y más 
de un siglo después de la patente de James Watt (1769 renovada en 1775) y la producción 
en masa de la máquina fuertemente mejorada.
No existen datos fi ables del uso de la energía de la biomasa en todo el mundo, cuya com-
bustión sostenida es característica de todas las civilizaciones precedentes, no podemos desig-
nar la fecha, pero podemos concluir que con un cierto grado de certidumbre los combustibles 
fósiles comenzaron suministrando más de la mitad de las necesidades de energía primaria 
sólo durante la década de 1890. Las sustituciones posteriores de energía de biomasa se su-
cedieron rápidamente a partir de ese momento; a fi nales de los años veinte, la madera y los 
residuos de las cosechas contenían no más de un tercio de toda la energía combustible usada 
en el mundo. Cayó por debajo del 25% en 1950, y a fi nales de losnoventa, probablemente, ya 
no llegaba al 10%. Estos valores medios ocultan que más del 80% de los países más pobres 
de África continúan haciendo un uso prioritario de la madera. En los países desarrollados los 
combustibles utilizados en los hogares han sufrido la siguiente evolución: primero la made-
ra, luego el lignito, después el fueloil y fi nalmente el gas natural.
La energía en cifras
12
Figura 1. La máquina de vapor de James Watt inventada y construida en 1788
La transición completa supone que las naciones occidentales, durante todo el siglo XX, y 
para un creciente número de países emergentes durante la segunda mitad, fueron energi-
zados mediante energías no renovables. Durante la década del noventa, los combustibles 
de biomasa, se quemaron principalmente en las casas e industrias y países de baja renta y 
contenían al menos 35 EJ/año, apenas 2,5 veces tanto como durante el cruce de la década 
de1890. Como contraste, entre 1900-2000 el consumo de los combustibles fósiles aumentó 
15 veces desde 22-320 EJ/año, y la electricidad primaria añadida a cerca de 35 EJ/año. Esta 
gran expansión de la combustión de los combustibles fósiles signifi ca que, al pasar de una 
población de 1.600 millones en 1900 a 6.100 millones en 2000, la media anual per cápita del 
suministro comercial de energía más se cuadruplicó desde 14 GJ hasta 60 GJ, o lo que es lo 
mismo a cerca de 1,4 toe.
Pero las medias globales ocultan enormes desigualdades regionales y nacionales, por lo 
tanto es más revelador acotar el consumo con arreglo a las tres más grandes economías del 
mundo. Entre 1900-2000 el suministro de energía per cápita anual en los Estados Unidos 
comenzó ya desde una base relativamente alta, más que triplicado hasta cerca 340 GJ/cápita. 
Durante el mismo tiempo el consumo de los japoneses de las energías comerciales se habían 
cuadruplicado hasta llegar a más de 170 GJ/cápita. En 1900 el uso de combustible fósil per 
cápita, limitado a pequeñas cantidades de carbón en unas pocas provincias, fue despreciable 
pero entre 1950, justo después del establecimiento del régimen comunista, y 2000 subió a 13 
veces hasta 30 GJ/cápita.
Estas ganancias parecen más impresionantes cuando se expresan no compartiendo el 
contenido de energía inicial de los combustibles comerciales o energías englobadas en la 
generación de la electricidad primaria sino usando términos más apropiados como los ser-
vicios energéticos disponibles. Las efi ciencias de conversión más elevadas entregarán más 
energía útil y los países industrializados han hecho estas ganancias por una combinación 
de mejoras graduales de tales convertidores de energía tradicional, como las estufas de 
carbón caseras, disparando el rendimiento de tres dispositivos introducidos durante fi na-
les del siglo XIX, la iluminación eléctrica, los motores de combustión interna (ICE), y los 
motores eléctricos e introduciendo nuevas técnicas, que van desde los hornos de gas hasta 
las turbinas de gas. Como resultado de todo ello, las naciones emergentes ahora derivan 
dos o tres veces más, de suministro primario que se hiciera hace un siglo.
Tendencias a largo plazo
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Suministro de energía primaria global
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Suministro de energía primaria global
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Figura 2. Consumo global de biomasa y combustibles fósiles durante el periodo 1800-2000 (BP 2001)
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Consumo de energía comercial primaria per cápita
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Consumo de energía comercial primaria per cápita
Estados Unidos
Mundial
Japon
China
Figura 3. Consumo global medio per cápita de la energía comercial primaria durante 
el siglo XX de las naciones con economías más potentes
Cuando esto se combina con que el uso de energías elevadas han experimentado un 
aumento de 8 a 12 veces en el suministro per cápita de los servicios de energía así como 
las mejoras en confort, seguridad y fi abilidad, resulta todo mucho más difícil de cuantifi -
car. Las ganancias de efi ciencia han tenido lugar de modo mucho más rápido y han sido 
incluso más impresionantes en algunos de los más exitosos países industrializados. Las 
viviendas reemplazadas con sus estufas tradicionales (a menudo, de no más de un 10% de 
efi ciencia) por calentadores de queroseno y, más recientemente en las ciudades, las cocinas 
alimentadas con gas natural (ahora al menos poseen un 60% de efi ciencia). Habiendo su-
frido en 50 años, en los paises desarrollados, la evolución desde una estufa de madera, por 
La energía en cifras
14
una estufa de carbón, la estufa de carbón por un horno de petróleo, y un horno de petróleo 
por un horno de gas natural estándar o super efi ciente. 
Muchas viviendas de países industrializados han cambiado también los bulbos incan-
descentes por tubos fl uorescentes, colaborando en una ganancia de la efi ciencia media. Las 
ganancias industriales en efi ciencia llegan después de importar y difundir el estado del 
arte de las versiones de base de fundición (hierro, aluminio), síntesis (amoníaco, plásticos) 
y procesos de fabricación (coches). Por consiguiente, en aquellas economías que se moder-
nizan, consiguiendo una ganancia de efi ciencia, pero acompañadas por un aumento rápido 
del consumo general, aumentan fi nalmente la energía per cápita consumida, las disponibi-
lidades de energía útil han subido 20, o incluso 30 veces en sólo 30-50 años.
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Producción total mundial de carbón (toe)
Figura 4. Producción total mundial de carbón en los ultimos años
Después de 1980 China ha sido quizás el mejor ejemplo de esta rápida modernización en 
la que millones de familias urbanas han cambiado del sucio carbón, al limpio gas natural, 
y las industrias abandonaron los procesos industriales obsoletos de innegable pedigree 
taylorista (que son, fi nalmente, derivaciones de diseños americanos de 1930), importando 
tecnología de los procesos más avanzados de Japón, Europa y Norteamérica. Por consi-
guiente, los suministros per cápita del aumento de energía útil en un orden de magnitud 
en una sola generación. Aunque cualquier media global puede ser sólo aproximada y sub-
sume enormes diferencias nacionales, cálculos conservadores indican que en el año 2000 
el mundo tuvo a su disposición cerca de 25 veces más energía útil comercial que la que 
tuviera en 1900. Todavía, sólo aprovecha un 40% durante el último 1990, la efi ciencia de 
conversión general del combustible primario en el mundo y el consumo de electricidad por 
los servicios de energía útil permanecen aún por debajo de su potencial técnico.
Una más impresionante ilustración del siglo XX en el uso de la energía viene proporcio-
nado por los contrastes entre los fl ujos de energía controlados directamente por individuos 
en el curso de sus actividades diarias y entre las circunstancias experimentadas por los 
usuarios en general. Al comienzo del siglo XX los grandes agricultores de Great Plains, con 
enormes tierras y abundancia de buenos alimentos podían afrontar mantener más anima-
les que cualquier otro agricultor de la historia humana.
Tendencias a largo plazo
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Figura 5. Mina de arranque por tajo largo que, a diferencia del método tradicional que dejaba un 50% del 
carbón sin extraer, puede recuperar casi la totalidad del carbón en vetas horizontales o ligeramente inclinadas
Esta tasa de trabajo se hubiera mantenido no más de unas pocas horas antes de que el 
arado y sus animales se tomaran un respiro que requería un extraordinario esfuerzo a los 
caballos proporcionando una situación poco confortable, en el mejor de los casos.
En 1900 un maquinista que conducía una locomotora potente tiraba de un tren transcon-
tinentala una velocidad de 100 km/h mediante una potencia de vapor de 1 MW. Este fue 
el máximo de potencia permitido con carbón alimentado a mano. Un siglo más tarde un 
Boeing 747-400 controla 4 motores a reacción cuya potencia total de crucero es de 45 MW y 
recorre la ruta con una altitud de 11 km y a una velocidad de crucero de 900 km/h. El y su 
copiloto pueden, incluso, evitar la supervisión humana mediante el uso de un ordenador 
con el programa adecuado.
Finalmente, en 1900 un ingeniero jefe de una de los cientos de empresas eléctricas de Eu-
ropa o Norteamérica supervisaba la combustión del carbón en una Central Térmica que su-
ministraba una sección de una gran ciudad controlando un fl ujo de no más de 100.000 W. Un 
siglo más tarde, el jefe de la Sala de Control de una gran red eléctrica interconectada, como la 
que interconecta un cierto número de estados de los Estados Unidos o el sistema de interco-
nexión entre los países europeos, puede redirigir 1000.000.000 de W, con una potencia cuatro 
órdenes de magnitud superior para hacer frente a los picos de demanda o a las emergencias.
1.3 Cambiando el recurso básico
En 1900 menos de 800 Mt de hulla y lignito supusieron cerca del 95% de la oferta de ener-
gía primaria mundial. Este total se dobló en 1949 a casi 1,3 Gt de hulla y cerca de 350 Mt de 
lignito, a causa de la tradicional expansión en la minería manual de los pozos subterráneos. 
Algunos de estos yacimientos explotados tenían 25-30 cm y algunos lo eran de hulla de alta 
calidad y antracita y fueron trabajados cientos de metros por debajo de la superfi cie. Incluso 
doblando el tonelaje total de carbón (en términos de hulla equivalente) tuvo lugar, en 1988, 
un pico en la extracción global para el año siguiente de casi 4,9 Gt con unas 3,6 Gt de hulla y 
La energía en cifras
16
1,3 de lignitos. Cerca del 40% de la producción anual de lignito venía de los países socialistas 
de la Alemania del Este y de la Unión Soviética, cuyos lignitos eran de baja calidad de tan 
sólo 8,8-14,7 GJ/tm.
Cambiar la composición de la extracción del carbón no sólo fue una cosa que se hizo di-
ferente durante la segunda mitad del siglo XX. En contraste a los años previos a la Segunda 
Guerra Mundial, casi toda la producción subterránea adicional venía de unas fuerzas de 
trabajo altamente mecanizadas. Por ejemplo, en 1920 todas las minas de carbón subterráneas 
se cargaban manualmente en los carros, pero en los sesenta casi el 90% se cargaba con máqui-
nas. La mecanización de las minas subterráneas llevó al abandono de la técnica tradicional 
que deja al menos la mitad del carbón por el camino. Donde el espesor y el diseño de la veta 
lo permite, la extracción de grandes pozos llega a ser la técnica elegida. Esta cara de avance 
del carbón cortando los soportes pueden recuperar hasta el 90% del carbón del lugar.
Similares o incluso más elevadas recuperaciones son conseguidas en la superfi cie (minas 
al aire libre), que suponen más de la mitad de Estados Unidos, logrando así nuevas capaci-
dades en la producción de carbón desde 1950. Estas minas son fundamentalmente gigantes 
movedoras de tierras que descubren uno o más frentes a partir de los cuales el carbón pue-
de ser extraído. El crecimiento de la maquinaria de movimiento de tierras ejemplifi cada 
por palas excavadoras y dragalinas que mueven 100 m3, hacen posible explotar vetas de 
hasta 200 m y funcionar con minas de una producción anual de más de 10 Mt.
Dos de las tres grandes minas de carbón (superpowers), en los Estados Unidos y en Ru-
sia, siguieron agresivamente este método de minería caracterizado por una producción y 
una seguridad más elevada. En 1950 sólo el 25% del carbón US se originaba en la superfi cie 
de las minas pero en el año 2000 este porcentaje era del 65%. Cerca del 40% del carbón ruso 
procede de minas abiertas, y sólo la tercera parte de la minería continúa con la minería 
subterránea. China siempre tuvo muchas pequeñas minas rurales (poco mecanizadas e 
inefi cientes que producían, además, combustible de baja calidad pero la minería a gran 
escala permaneció casi de forma exclusiva en las minas subterráneas hasta comienzos de 
las década de los ochenta e, incluso ahora, la minería a cielo abierto no sobrepasa el 10%.
Además de las ganancias impresionantes en recuperación del combustible estas innova-
ciones han elevado la productividad laboral y la seguridad en el trabajo. La productividad 
de la minería subterránea subió de 1 Tm/hombre-turno de comienzos de siglo hasta más 
de 3 Tm/hombre-hora en minas modernas altamente mecanizadas que usan pozos largos 
o sistemas de minería continuos. Mientras las productividades en las minas de Australia y 
los Estados Unidos se superan las 20 Tm/h-hora. Las muertes en las minas modernas han 
seguido la tendencia opuesta. Las estadísticas norteamericanas muestran que los acciden-
tes mortales han descendido un 90% desde 1930, con 29% muertes en 1998 lo que supone 
0,03 muertes por millón de toneladas, sin embargo, ese ratio en China ha sido de 5 muertes 
por millón de toneladas de carbón extraído durante la década del noventa y esta cifra ha 
sido en Ucrania es aún más alta.
Las minas de superfi cie completamente mecanizadas con gruesas vetas elevan la produc-
ción anual a niveles que se aproximan o incluso superan la producción anual de los países 
más pequeños. Un número de países, incluidos los Estados Unidos, Rusia, Alemania y 
Australia, tienen minas abiertas con capacidades próximas a 15-50 Mt/año. Inevitablemen-
te, la baja calidad de los carbones subbituminosos y lignitos extraídos de profundos pozos 
bajan el contenido energético medio del combustible. En 1900, una Tm de carbón de mina 
era equivalente 0,93 Tm de combustible estándar (hulla conteniendo 29 GJ/t); hacia 1950 
esta relación cayó a 0,83 y, a fi nal del siglo, ya estaba por debajo de 0,7.
Tendencias a largo plazo
17
El contenido energético de los carbones extraídos aumentó a menos de 4,5 veces entre 1900-
2000 mientras el consumo de combustible fósil subió 15 veces durante el mismo periodo. Ade-
más, la segunda mitad de siglo presenció un notable aumento en la generación de electricidad 
primaria (hidráulica y nuclear). Como resultado, el carbón comparte el suministro global de 
energía primaria que disminuye cada año durante el siglo XX, cayendo por debajo el 75% antes 
del comienzo de la Segunda Guerra Mundial y a menos del 50% en 1962. La subida de precios 
del petróleo de la OPEC de la década del setenta engendró amplias esperanzas de un regreso 
al carbón, principalmente en forma de gases y líquidos derivados de este mediante métodos 
avanzados de conversión pero tales esperanzas fueron poco reales, incluso efímeras. La con-
tribución del carbón continuó bajando hasta quedar ya por debajo del 30% del global TPES en 
1990 y en el 2000 no llegaba más que al 23% de toda la energía comercial primaria.
Al igual que otros muchos medios globales, este es un aspecto más bien engañoso. Pero 
en el año 2000 sólo 16 países extrajeron anualmente más de 25 Mt de hulla y lignito, y los 
seis mayores productores (en el orden del contenido de energía son los Estados Unidos, 
China, Australia, India, Rusia y Suráfrica) contaron ligeramente con más del 20% de la 
producción total del carbón mundial en el año 2000. Aún más notable resulta el hecho de 
que, en el año 2000, el Reino Unido, el segundo mayor productor mundial en1900, extrajo 
menos de 20 Mt/año de las 17 minas privadas y su pico de fuerzas de trabajo pasó de 1,25 
millones de mineros en 1920, a menos de 10.000 (Kicks, 1999). Muchos países africanos y 
asiáticos no usaban carbón en absoluto, o el combustible suministraba sólo una pequeña 
fracción de su consumo energético, mientras todavía proporciona casi el 80% de Suráfrica, 
dos tercios en China y casi las tres cuartas partes en la India, aunque sólo el 25% en Estados 
Unidos y menos el 20% en Rusia. El carbón en China también domina la calefacción de 
viviendas y las cocinas, al igual que en algunaszonas de la India.
Pero el combustible tiene sólo tres mercados principales en los países emergentes: la 
generación de electricidad, la producción de coque siderúrgico y el cemento. Una fusión 
más efi ciente del hierro cortó el uso del coque, en más de la mitad, durante el siglo XX: hoy 
en día, los mejores hornos de fundición necesitan un equivalente de menos de 0,5 Tm de 
carbón por Tm de metal caliente, frente a las 1,3 Tm/Tm-metal que se necesitaban en 1900.
El reciclado extensivo del acero (unas 350 Mt de metal, un equivalente a casi el 40% de 
la producción anual de acero, es ahora reutilizada anualmente) y lentamente la creciente 
reducción de hierro redujo el papel de los hornos de fundición, y de ahí del coque. La últi-
ma razón para el uso cada vez menor del coque ha sido la inyección de carbón pulverizado 
directamente en el interior del horno, una práctica que se extendió durante 1990; la inyec-
ción de una Tm de carbón desplaza unas 1,4 Tm de coque. La media global de las entradas 
totales de carbón por Tm de acero cayó desde 0,87 en 1980 a 0,73 al año 2000 (un 15% de 
disminución) y la demanda global para el coque metalúrgico ahora se cifra en sólo el 17% 
de la hulla extraída, o sólo por encima 600 Mt en el año 2000.
La elevación de la demanda de electricidad ha proporcionado el único mercado glo-
balmente creciente para el carbón bituminoso y el lignito. Casi el 40% de la electricidad 
mundial se genera ahora en centrales térmicas de carbón. La participación nacional de los 
principales productos son casi del 60% en los Estados Unidos, cercana al 70% en la India, 
cercana al 80% en China, 85% en Australia y 90% en Suráfrica. Las centrales térmicas de 
carbón, la mayor parte de ellas de los años sesenta, están localizadas cerca de grandes mi-
nas abiertas o en grandes minas subterráneas, o bien el carbón es suministrado mediante 
trenes portadores, permanentemente acoplados un conjunto de 100 vagones con capaci-
dades totales de hasta 10.000 Tm que constantemente viajan entre mina y Central. Pero a 
largo plazo incluso la demanda de carbón puede verse debilitada sustancialmente en este 
La energía en cifras
18
caso, en especial, si los principales consumidores de carbón deben dar pasos agresivos para 
reducir sus emisiones generales de CO2.
El único mercado de carbón que ha estado en continuo crecimiento ha sido el de la pro-
ducción de cemento. Más de 1,5 Gt de cemento fueron producidos anualmente durante el 
fi nal de los noventa. Su procesado requiere entre 3-9 GJ/t y, aunque ha estado energizado 
en muchos países aumentado con petróleo y gas natural, ha multiplicado la producción 
global de cemento por 0,11; el factor de conversión medio recomendado por el World Coal 
Institute, los resultados son de unas 150 Mt de carbón usado en la producción de cemento, 
principalmente en China (ahora líder de la producción mundial), con Japón, Estados Uni-
dos e India, usando cada una 10 Mt/año.
El carbón suministra más del 50% de la energía comercial primaria mundial hasta 1962, 
y, además, es el único y más importante combustible hasta 1966. Más relevante resulta el 
hecho de que el carbón, que fue minado durante el siglo XX, contenía más energía que cual-
quier otro recurso primario, unas 5.500 EJ. En contraste, el contenido de energía acumula-
do de todo el crudo de petróleo extraído entre 1901-2000 fue de 5.300 EJ, menos del 4% por 
detrás del carbón agregado, pero durante la segunda mitad de siglo, el crudo de petróleo 
sobrepasó a ese carbón en apenas un tercio. Como conjunto, el siglo XX puede así ser visto 
como un cuadro energético entre carbón y petróleo, pero la rápida pérdida del puesto del 
carbón de 1960 en el consumo global y su retirada de los dos principales mercados marca 
su camino como algo distinto a lo que fue. Al mismo tiempo, la subida reciente del crudo 
de petróleo a la preeminencia global (entre 1981-2000 es suministra ya casi un 50% más 
de energía que lo hiciera el carbón), su dominancia del mercado de transporte provoca 
fl uctuaciones impredecibles en su precio mundial y la preocupación acerca de su futuro 
suministro está en el centro de la atención mundial.
La combinación de la elevada densidad energética del crudo de petróleo y su fácil trans-
portabilidad es el activo más importante del combustible. Los crudos de petróleo varían 
enormemente en términos de su densidad, pour point, y el contenido de azufre. Las dife-
rencias de densidad (peso específi co) son debidas a variaciónes de las cantidad de parafi nas 
y compuestos aromáticos. Las densidades son comúnmente medidas usando la escala API 
inversa, con el estudio del crudo pesado saudí 28° API y el ligero nigeriano 44° API. Los pun-
tos pour se extienden desde -36 °C para el ligero nigeriano, a 35 °C para el chino del campo 
de Daqing, y el contenido en azufre entre menos del 0,5% (petróleos dulces) a más del 3% 
(crudos agrios). Pero a diferencia de los carbones, los crudos de petróleo son muy similares 
en cuanto a contenido energético, con casi todos ellos entre 42-44 GJ/t, o cerca de un 50% más 
que el carbón de hulla estándar y de tres a cuatro veces más pobre que los lignitos europeos.
A diferencia del caso del carbón, la ola de demanda ascendente del crudo de petróleo 
cambiando a combustible principal primero en Norteamérica (el crudo de petróleo había 
estado suministrando más de 25% del TPES del país desde 1930) Europa y Japón se convir-
tieron rápidamente al combustible líquido importados sólo durante la década del sesenta.
La transición mundial al petróleo y, particularmente, su rápida fase posterior a la Se-
gunda Guerra Mundial, fue posible por una combinación de rápido progreso técnico y 
por el descubrimiento de recursos inmensamente concentrados del combustible en Oriente 
Medio. Cada elemento de la infraestructura de extracción, procesado y transporte del pe-
tróleo debía ser más grande y más efi ciente, con el fi n de satisfacer esta demanda creciente. 
Naturalmente, este crecimiento de tasas y rendimientos capturados por las a menudo con-
siderables economías de escala han hecho sus costes unitarios más bajos. El hecho que la 
mayor parte de estas infraestructuras alcanzaran un tamaño y rendimiento plano no es a 
Tendencias a largo plazo
19
causa de unos menores retornos o unos límites insuperables, sino más bien debido a consi-
deraciones ambientales, sociales y políticas.
Figura 6. Perforación direccional
Figura 7. Pozos de petróleo gigantes en el Golfo Pérsico con el pozo Ghawar en primer plano
A comienzos del siglo XX, la extracción de petróleo comenzó benefi ciándose de la adop-
ción de la perforación rotativa, la cual fue usada por primera vez en el pozo Spindletop en 
Beaumont, Texas, en 1901, y desde el uso de la fresa de corte rotativo introducida por Howard 
Hughes en 1909. Los pozos de petróleo más profundos sobrepasaron los 3.000 m durante la 
década del treinta y la producción desde pozos más profundos de 5.000 m es común en diver-
sos campos petrolíferos. Con gran diferencia la innovación más importante posterior a 1980 ha 
sido una rutina de perforación horizontal y direccional. Debido a que los pozos horizontales 
pueden cruzarse y drenar múltiples fracturas que son los que más aumentan la productividad.
La energía en cifras
20
Muchos pozos horizontales pueden producir de 2 a 5 veces más petróleo que los vertica-
les . El progreso de la perforación horizontal ha sido notable. Inicialmente la perforación 
y los costes de fi nalización de los pozos horizontales fueron 5-10 veces el coste de una 
perforación vertical, pero a fi nales de la década del ochenta bajaron hasta dos veces su 
coste. Los pozos horizontales son ahora usados rutinariamente para la extracción de fi nas 
formaciones y son particularmente rentables en la perforación off shore donde desde una 
sencilla plataforma se pueden explotar las capas de soporte de los hidrocarburos, lejos de 
la perforación inicial. Los pozos horizontales más largos son ahora de 4.000 m casi tanlar-
gos como el más profundo pozo vertical de hace 50 años.
En 1947 el primer pozo fue completado fuera de la costa en Lousiana. Hacia la mitad 
del siglo, las extracciones off shore producían alrededor del 30% de la salida global de pe-
tróleo. Esto ha sido posible usando sistemas sumergibles, semi sumergibles, y los anillos 
perforantes y la producción de plataformas que se han mantenido moviéndose a mayor 
profundidad y soportando tormentas y oleajes. En el 2000 existían 636 unidades perfora-
doras off shore en fl etes privados o del estado, alrededor del 60% jacks-up y un 25% semi 
sumergibles. Algunos de estos anillos están ya trabajando en altamar con hasta 2000 m de 
profundidad y, en 2001, un ultra profundo el Discoverer Spirit, llegó a una profundidad 
d 2.900 m de agua en el Golfo de México. Las plataformas de producción off shore están 
entre las estructuras más masivas realizadas por el hombre. El record en el año 2000 estaba 
en la plataforma Ursa, un proyecto conjunto de un grupo de empresas lideradas por la 
Shell Exploration y Production Company. La plataforma tiene un desplazamiento total de 
88.000 Tm (más que el portaviones nuclear Nimitz ), sube 145 m por encima del agua y está 
anclada a 1140 m de profundidad con 16 tendones de acero.
El refi no del crudo de petróleo proporciona un rango de combustibles líquidos perfecta-
mente adecuados a una amplia variedad de aplicaciones específi cas que van desde el vuelo 
supersónico a la potenciación masiva de locomotoras Diesel. Esto se ha ido transformado 
con la introducción de craqueado a alta presión después de 1919 y del craqueado catalítico 
en 1936. Sin estos procesos sería imposible producir grandes volúmenes baratos de desti-
lados ligeros a partir de compuestos intermedios y pesados que dominan la mayor parte 
de los crudos de petróleo. A diferencia de los carbones, los crudos de petróleo son fácil-
mente bombeables desde la cubierta de los grandes barcos y el tamaño de los modernos 
petroleros y el combustible diesel barato, que usa medios que la localización de los cam-
pos petrolíferos, virtualmente carecen de consecuencias según progresa la exportación del 
combustible. El crudo del petróleo puede ser enviado a través de los países y continentes 
a través de un transporte de la energía más seguro, fi able y más benigno ambientalmente, 
sobre un oleoducto enterrado.
Los descubrimientos de los campos petrolíferos más grandes del mundo (supergigantes 
en lenguaje de los geólogos) comenzó en la década de los treinta y continuo durante más 
de dos décadas. El al-Burgan (Kuwait) es el segundo supergigante más grande, fue descu-
bierto en 1938. Siendo el más grande el al-Ghawar (Arabia Saudí), casi el 7% de las reservas 
mundiales de petróleo en el año 2000, que fue descubierto una década más tarde. Mientras 
tanto la OPEC continuó aumentando el precio del petróleo a mediados de los años setenta 
el Medio Este supo que disponía del 70% de las reservas de petróleo y la región excluyendo 
el Norte de África, tenía 50% de la capacidad de producción del petróleo mundial. La ex-
tracción global de crudo de petróleo en 1900 era de solo 20 Mt, la masa que ahora produce 
esa cantidad lo hace en solo dos días. Esto signifi ca que la producción de petróleo ha subi-
do más de 160 veces desde 1900 y casi 8 desde 1950 cuando el consumo estaba en 500 Mt 
de productos refi nados que proporcionaban el 25% de toda la energía comercial primaria.
Tendencias a largo plazo
21
Aunque esta producción se encuentra muy desigualmente distribuida, la extracción ac-
tual de crudo de petróleo está menos sesgada que la producción mundial de carbón. Casi 
30 países pueden ahora producir anualmente más de 25 Mt de crudo de petróleo, los seis 
principales productores sólo llegan al 45% (frente al 75% en el caso de carbón). En el año 
2000, 3,2 Gt de crudo de petróleo suministraron el 40% de toda la energía primaria comer-
cial, cerca de un 10% por debajo del pico de cerca del 44% durante los años setenta.
El papel del crudo de petróleo en las sociedades modernas es incluso más importante 
que el sugerido por su participación en el TPES ya que los combustibles refi nados propor-
cionan más del 90% de la energía de transporte mundial. El transporte aéreo, una de las 
mayores innovaciones del siglo XX, con enormes consecuencias económicas, militares y 
sociales, sería impensable sin combustibles refi nados. Siendo además el primer siglo del 
transporte terrestre basado en coches privados.
Las consecuencias económicas, sociales y medio ambientales de la expansión del auto-
móvil han sido aun de mayor alcance que las del transporte aéreo. El transporte terrestre 
fue también considerablemente impulsado por la disponibilidad de materiales baratos de 
pavimentación de carreteras y autopistas derivadas del crudo del petróleo (capas asfálti-
cas). El crudo posee también una amplia participación en el uso de la energía comercial en 
muchos países de baja renta que tienen solo un consumo muy modesto de combustibles 
líquidos per cápita pero que están relacionados fuertemente con la mayor parte de los paí-
ses emergentes de oferta energética más diversifi cada. Debido a estos roles de suministro 
críticos se recurre a grandes distancias para asegurar los fl ujos adecuados en sus diversas 
formas asegurando así la civilización moderna.
Aunque el crudo de petróleo, a diferencia del carbón, nunca ha llegado a más de la mitad 
como energía de uso primaria mundial. Mostraremos argumentos detallados con el fi n de 
demostrar la robustez del futuro de este combustible. Descubrimientos espectaculares de 
los campos petrolíferos supergigantes y expansiones que caracterizan la subida del pe-
tróleo en su prominencia global durante el siglo XX no podrán ser superadas durante las 
próximas generaciones, pero una fuerte industria del petróleo estará con nosotros durante 
las próximas generaciones. Su futuro se verá conformado en amplio grado por los avances 
de la industria del gas natural con el cual se halla fuertemente asociado.
Durante la primera década del siglo XX, el gas natural contribuyó tan sólo en un 1,5% al 
consumo de energía primaria comercial mundial, y la mayor parte de la misma fue debida 
a la lenta expansión que tuvo lugar en los Estados Unidos. Si la expresamos en equivalentes 
de energía petróleo/gas natural la relación era de 3,1, durante la década de 1910, pero desde 
entonces esa diferencia entre ambos combustibles no ha hecho sino estrecharse. En los años 
cincuenta esa relación era de 2,9, y en los setenta de 2,5. Con posterioridad a 1973 se detuvo 
el crecimiento contrastado con una rápida elevación del uso de gas natural acompañado por 
fuertes aumentos en cuanto a la extracción del gas natural que se ha visto doblado durante 
la parte fi nal del siglo XX bajando la relación petróleo/gas natural a 1,7 durante la década de 
los noventa. Debido a la limpieza del gas natural ha llegado a ser el combustible preferido 
para la calefacción de los hogares, así como para la generación de electricidad. A diferencia 
de muchos carbones y crudos de petróleo su contenido en azufre es, por lo general, muy 
bajo, además pueden ser tratados para eliminar agentes contaminantes indeseados antes de 
ser colocados en el gaseoducto. El gas natural es en estos momentos visto como un emisor de 
CO2 en más baja proporción que sus contrincantes (carbón y petróleo).
El gas natural suministra en estos momentos el 25% de la energía primaria mundial y todos 
los hidrocarburos, que van desde el metano (CH4) a los crudos de petróleo más pesados, que 
La energía en cifras
22
llegan hasta casi el 66% el total. El crecimiento futuro de esta contribución de las energías 
de los hidrocarburos será casi totalmente debida a un incremento de la extracción de gas 
natural.
Las dos nuevas fuentes de suministro de energía primaria que podrían limitar este por-
centaje son la energía generada a partir de la fi sión nuclear y la conversión directa o in-
directa del fl ujo de energíasolar que recibe la Tierra, ambas con un futuro incierto. La 
dominación del carbón como suministro de energía comercial primaria acabó hace unas 
tres generaciones (70 años), extendiéndose desde mediados de los años 1890, cuando ce-
diera su puesto la madera, hasta mediados de la década del sesenta, cuando irrumpieron 
los hidrocarburos. En los años recientes ha habido muchas declaraciones acerca de un pico 
inminente en cuanto a la producción de petróleo (un máximo de la curva): si eso fuera 
cierto nos encontraríamos en la mitad de la era de los hidrocarburos. Como veremos más 
adelante estas estimaciones podrían fallar en sus declaraciones en varias décadas más que 
en unos pocos años. En cualquier caso, lo que es mucho más difícil de prever que el timing 
del punto medio (máximo) de extracción de petróleo es saber qué recurso llegará a ser el 
dominante una vez que los hidrocarburos comiencen su inevitable declinar.
1.4 Innovaciones técnicas
1.4.1 Introducción
Los avances técnicos que transformaron el uso de la energía durante el siglo XX pueden ser 
considerados en tres fases:
� Los impresionantes movimientos de varias invenciones previas a 1900, la mayor 
parte de las mismas originaron un increíble periodo de innovaciones, durante el 
periodo 1880-1895.
� Las invenciones de nuevas extracciones, conversiones y técnicas de transporte y su 
posterior comercialización y mejoras sucesivas.
� Las innovaciones que fueron introducidas por razones no relacionadas con la pro-
ducción de energía o su uso pero cuyas aplicaciones posteriores en un entorno cer-
cano al de la energía han mejorado fuertemente su precisión, fi abilidad y efi ciencia.
Las mejoras introducidas en los motores son un ejemplo muy importante de la primera ca-
tegoría: los motores de combustión interna, motores eléctricos, turbogeneradores de vapor, 
inventados todos ellos a fi nales del siglo XIX. Aunque sus fundamentos no se cambiaron, las 
mejoras conseguidas en su rendimiento mejoraron enormemente los diseños iniciales.
Dos nuevos motores surgieron después, ya en el siglo XX, las turbinas de gas y los mo-
tores de cohetes, estos estarían el comienzo de la larga lista de inventos que serían citados 
como de segunda categoría. Ambos fueron comercializados sólo a mediados del siglo XX 
pero luego han estado sometidos a un rápido desarrollo. Otras invenciones relacionadas 
con la energía y desarrolladas durante este siglo nos han traído la fi sión nuclear y la gra-
dualmente ascendente generación fotovoltaica de electricidad. Existen algunos ejemplos 
de aplicaciones semiocultas que también han sido muy importantes, como los controles 
computerizados que ayudan a la peforación de los pozos petrolíferos y los termostatos en 
los motores de automóvil. No menos importantes han sido las nuevas telecomunicaciones, 
sensores remotos y técnicas analíticas que han transformado fuertemente un rango de ope-
raciones, que van desde la búsqueda de hidrocarburos a gran profundidad hasta la gestión 
optimizada de las redes eléctricas interconectadas.
Tendencias a largo plazo
23
A pesar de esta diversidad de avances existen algunos puntos comunes dictados por los 
grandes descubrimientos del siglo XX. La difusión de todos los tipos de avances técnicos se 
afi anzó durante la Primera Guerra Mundial, así como por la crisis económica de 1930, pero 
la Segunda Guerra Mundial aceleró la introducción de tres innovaciones fundamentales: la 
fi sión nuclear, las turbinas de gas y la propulsión de cohetes. Las dos décadas siguientes a 
la SGM fueron de un crecimiento especialmente rápido de todos los sistemas energéticos, 
pero desde fi nales de los años sesenta la mayor parte de los componentes individuales, 
minas de carbón, turbinas de vapor en grandes Centrales Térmicas, tensiones en las líneas 
de transmisión o petroleros gigantes, han alcanzado una clara saturación en su crecimiento 
y, en algunos casos, sus tamaños y capacidades han disminuido incluso.
4
5
6
7
8
9
n
e
m
p
u
je
/
p
e
so
Motores a reacción militares y comerciales
comercial
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990
R
e
la
ci
ó
n
e
m
p
u
je
/
p
e
so
Motores a reacción militares y comerciales
comercial
militar
Figura 8. El aumento de la relación de empuje/peso, tanto en el caso de 
la aviación militar, como en el de la comercial
Los mercados maduros, con unos costes unitarios excesivos, e inaceptables impactos me-
dio ambientales han limitado su crecimiento, más que límites estrictamente técnicos, esas 
fueron las verdaderas razones para este cambio, así como una mayor efi ciencia y fi abilidad 
y una mayor compatibilidad medioambiental que ha logrado unos objetivos de diseño 
dominantes en las últimas dos décadas del siglo XX. Incluiremos tan solo los ejemplos 
más importantes en las tres principales categorías de innovaciones técnicas antes de con-
centrarnos con más detalle en lo que se halla quizá más lejos del alcance, las tendencias 
energéticas a largo plazo cuyo curso está lejos de ser alcanzado con plenitud, la creciente 
importancia de la electricidad.
La vida moderna continúa formada por varias mejoras sustanciales de las invenciones 
de fi nales del siglo XIX, sobre todo: la generación de electricidad, los sistemas de trans-
misión y los motores de combustión interna. El motor de vapor, es la quintaesencia de la 
máquina propia de las primeras fases de industrialización, que continuó siendo importan-
te como motor principal durante las primeras décadas del siglo pasado. Hasta la fecha, es 
el mejor ejemplo ya que se ha conseguido mejorar su efi ciencia en 10 veces y en 100 veces 
su potencia con respecto a las primeras unidades producidas, a comienzos del siglo XIX. 
Pero incluso con estos impresionantes avances no se ha podido modifi car una inherente 
baja efi ciencia y elevada relación peso/potencia. La naciente industria de la generación de 
La energía en cifras
24
electricidad llegó a estar fácilmente disponible al inventarse la turbina de vapor y una vez 
la electricidad se halló disponible surgieron los motores eléctricos que desplazaron a los 
de vapor en multitud de la labores de fabricación. Por supuesto, la turbina de vapor nunca 
pudo competir con los motores de combustión interna como principal impulsor del trans-
porte terrestre y del aéreo en sus inicios.
20
25
30
35
40
45
ci
e
n
ci
a
(%
)
Eficiencia de las turbinas de gas
0
5
10
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(%
)
Eficiencia de las turbinas de gas
Figura 9. La efi ciencia de las turbinas estacionarias (terrestres) usadas en la generación de electricidad
Cada aspecto de los dos grandes inventos del siglo XIX fue mejorado por una invención 
posterior, lo que trajo un rendimiento superior y un menor impacto medio ambiental. En 
1900 las efi ciencias de la generación térmica de electricidad, con calderas y presiones de 
vapor de menos de 1 MPa y temperaturas de vapor inferiores a 200 °C eran inferiores al 5%. 
Hoy en día, las centrales térmicas que queman carbón pulverizado con presiones de vapor 
por encima de 20 Mpa, con temperaturas por encima de los 600 °C, consiguen unas efi cien-
cias de conversión de 40%; si se añade la cogeneración (aprovechamiento simultáneo del 
calor generado en el escape) puede llegarse incluso hasta el 60%.
Los experimentos con el carbón molido comenzaron en Reino Unido ya en 1903 pero las 
primeras grandes calderas que son carbón fi namente pulverizado se pusieron en funcio-
namiento en Londres en 1919, en la Central de Hamersmith. Los tamaños unitarios de las 
turbinas de vapor fueron muy bajos: la turbina de vapor de Parsons 1 MW se construyó en 
1900 pero las unidades de 100 MW se usaron sólo después de 1950. Luego llevó más de dos 
décadas elevar la capacidad hasta un orden de magnitud de 1 GW en 1967. Las turbinas de 
vapor más grandes de carbón o de una central nuclear llegan actualmente hasta 1,5 GW, 
pero las unidades entre 200-800 MWson las dominantes.
1.4.2 Líneas de transmisión
Las pérdidas por transmisión eléctrica fueron recortadas haciendo un mejor uso de los trans-
formadores, elevando la tensión y las conexiones directas de corriente. Las capacidades pico 
del transformador crecieron 500 veces durante el siglo XX. Típicamente los voltajes eran de 
23 kV antes de la PGM, 69 kV durante la década del veinte, 115 kV durante la del cuarenta, 
345 kV durante los años setenta y, hoy en día, llegan hasta los 765 kV. La creación de redes 
regionales en los Estados Unidos e internacionales en Europa (tanto en dirección latitudinal 
Tendencias a largo plazo
25
como longitudinal) mejoraron la seguridad de suministro, reduciendo los requisitos para las 
capacidades de reserva mantenidas por los sistemas de generación individuales.
1.4.3 Motores de combustión interna
La combinación del motor Daimler, la ignición eléctrica de Benz y el carburador de ali-
mentación fl otante de Maybach fi jaron una confi guración para la expansión de la industria 
del automóvil en sus comienzos a mediados de los años 1880 y el desarrollo posterior de 
los motores de ciclo de Ott o han sido notablemente conservadores. Con todo, la industria 
ha visto llegar notables avances técnicos, los más importantes han sido la elevación de las 
relaciones de compresión (desde 4 antes de la PGM hasta 8-9,5) y un peso de motor con-
tinuamente descendente. Las típicas relaciones peso/potencia cayeron desde 30 g/W de la 
década del ochenta solo 1 g/W un siglo más tarde. Los motores Diesel también fueron más 
ligeros, particularmente en las aplicaciones estacionarias.
Pero las mejoras medio ambientales fueron negadas durante décadas en aras de conse-
guir unas mayores potencias. El consumo de combustible de los nuevos coches de pasa-
jeros americanos estaba en 14,8 L/100 km durante la década del treinta, manteniéndose 
deteriorado durante cuatro décadas y llegando a ser de 17,7 L/100 km en 1973.
Esta tendencia indeseable fue fi nalmente invertida a raíz del aumento de los precios del 
petróleo realizado por la OPEC. Entre 193-1987 la demanda de combustible para nuevos 
vehículos en el mercado norteamericano fue la mitad y el consumo estándar bajó a los 8,6 
L/100 km. Desgraciadamente, la caída posterior a 1985 de los precios del crudo frenó esta 
tendencia para invertirla de nuevo.
1.4.4 Turbinas de gas
Estos nuevos motores fueron adoptados tan rápidamente debido a la SGM y la posterior 
rivalidad entre las superpotencias. En un caso notable de una competencia pero con suce-
sos enteramente independientes en la invención, los primeros diseños de turbinas de gas 
tuvieron lugar cuando, en Inglaterra, Frank Whitt le y, en Alemania, Hans von Ohain cons-
truyeron sus motores experimentales para planes militares. Se introdujeron al fi nal de la 
guerra, y no supusieron ningún cambio importante en el curso de la misma, pero su rápido 
desarrollo posterior abrió el camino de las aplicaciones comerciales a casi todos los aviones 
de pasajeros, que fueron simples modifi caciones de los diseños militares. La velocidad del 
sonido fue sobrepasada en octubre de 1957, con el Bell X-2 plane. El British 106 Comet 1 fue 
el primer avión de pasajeros a reacción en entrar en servicio regular en 1952 pero defectos 
en su fuselaje llevaron a su abandono. La edad del reactor llego en 1958 con el Boeing 707 
y por un rediseñado 106 Comet 4. Una década más tarde llegó el Boeing 747, el avión re-
volucionó los vuelos transoceánicos. PanAm pidió su primero avión en 1966, el prototipo 
despegó en Febrero de 1969 y el primer vuelo regular fue en enero de 1970. El primer 747 
tenía cuatro turbofan Pratt &Whitney, el famoso JT9D con un empuje pico de 21.297 kg y 
con una relación masa /potencia de 0,2 g/W. Tres décadas más tarde el Boeing 747-300 su-
peró una distancia de 20.44 km de Seatt le-Kuala Lumpur record de un avión de pasajeros 
impulsado por dos motores de la misma compañía (PW 4098) cuyo máximo empuje era 
de 44.452 Kg. La relación empuje/peso de estos motores es mayor de 6 y, en el caso de los 
aviones militares, es aún mejor, con relaciones empuje/peso de hasta 8.
El impacto de las turbinas de gas va más allá de transformar las fuerzas aéreas y los viajes 
de larga distancia. Estos motores se han revelado también muy importantes en las aplicaciones 
La energía en cifras
26
estacionarias. Son usados en los compresores centrífugos en estaciones de bombeo en tuberías 
de gas natural, en muchas industrias químicas y metalúrgicas y durante los últimos 15 años 
han sido cada vez más escogidos en la generación eléctrica. La demanda creciente para la gene-
ración de electricidad pico ha llevado a las turbinas de gas estacionarias (en general, por encima 
de 100 MW a fi nales de los años noventa) y con un rendimiento comparable al obtenido en las 
turbinas de vapor.
Figura 10. Primera Central Nuclear del mundo Calder Hall en la costa de Cumberland
1.4.5 Motores de cohetes
El único motor que puede desarrollar incluso más potencia por unidad de masa que una 
turbina de gas es el motor de un cohete. Su desarrollo a gran escala comenzó durante la SGM 
con motores impulsados por etanol en las famosas V-1 y V-2 alemanas usadas en los bombar-
deos contra Inglaterra. Después de una década de lento desarrollo la carrera de cohetes entre 
las superpotencias comenzó con el lanzamiento del primer satélite artifi cial por la URSS, el 
Sputnik, posteriores avances en busca de una mayor precisión y potencia y tanto en tierra 
como desde submarinos en el campo de los proyectiles balísticos intercontinentales.
Ningún otro motor consigue liberar tanta potencia, necesaria tan sólo para un cierto pe-
riodo de tiempo en los motores de los grandes cohetes. El Saturno C5, que envió en Julio de 
1969 una nave espacial a la Luna, desarrolló 2,6 GW durante un quemado de 150 segundos.
1.4.6 Los satélites
Los vuelos a la Luna fueron un efímero esfuerzo pero los satélites lanzados por cohetes rela-
tivamente baratos introdujo la era de las telecomunicaciones intercontinentales baratas, una 
más fi able previsión del tiempo meteorológico, y un control en tiempo real de los aconteci-
mientos naturales extremos, mediante los cuales es posible salvar muchas vidas. Los satélites 
Tendencias a largo plazo
27
nos dan también una capacidad sin precedentes para supervisar los cambios de uso en la 
Tierra, la dinámica de los océanos y la productividad fotosintética desde el espacio. Así como 
fi jar nuestras localizaciones a través del sistema de posicionamiento global.
1.4.7 La fisión nuclear
El descubrimiento de la fi sión nuclear introdujo una forma totalmente nueva de conver-
sión de energía pero su rápida adaptación comercial usa el calor liberado por esta novedosa 
transformación para generar vapor en un proceso general muy probado de generación de 
electricidad. La secuencia de desarrollos críticos fue extraordinariamente rápida. La primera 
prueba de fi sión fue publicada en Febrero de 1939. La primera reacción en cadena sostenida 
tuvo lugar en la Universidad de Chicago en diciembre de 1942. Rickover ralentizó el esfuerzo 
para aplicarlo a un reactor de submarinos de naturaleza nuclear, el Nautilus en enero 1955. 
Rickover puso inmediatamente a punto el sistema PWR (Pressurized Water Reactor) de Ge-
neral Electric usado hasta entonces en los submarinos para poner a punto la primera Central 
Nuclear civil generadora de electricidad de los Estados Unidos en Shippingport, Pennsylva-
nia. La Central alcanzó el estado crítico inicial en diciembre de 1957, más de un año después 
la primera Central nuclear a gran escala, British Calder Halll (4x23 MW), fue conectada a la 
red en octubre de 1956.
El sistema PWR llegó a ser la elección dominante en esta nueva técnica de generar elec-
tricidad. Los diez años comprendidos entre 1965-1975 vieron el mayor número de pedidos 
de la nueva era de centrales nucleares, y los países europeos (incluida la antigua Unión 
Soviética) pusieron en marcha el doblede centrales nucleares que en los Estados Unidos. 
El consenso de los expertos a comienzos de la década del setenta fue que, para fi nales de 
siglo, el mundo gozaría de una energía nuclear ubicua y barata. Al mirar hacia atrás resulta 
obvio que el desarrollo comercial de la generación nuclear fue demasiado rápido y donde 
se ponderó demasiado poco el peso dado a la opinión pública sobre la fi sión nuclear y al 
tratamiento dado a los residuos.
Los argumentos acerca de los costes de generación no tiene en cuenta los enormes sub-
sidios empleados por los gobiernos en el I+D nuclear o los costes desconocidos de decomi-
sionado de plantas y almacenamiento seguro de los residuos altamente radiactivos para el 
próximo milenio. Enrico Fermi nos previno “el público puede no aceptar una fuente energética 
que genera grandes cantidades de electricidad así como materiales fi sibles que pudieran caer en manos 
de bandas terroristas”.
A comienzos de la década del ochenta sucedió una combinación de otros factores in-
esperados, disminución de la demanda de electricidad, escalada de los costes en una era 
de elevada infl ación y deslizamiento de los programas de construcción y modifi cación de 
las regulaciones de seguridad que fueron acomodadas mediante nuevos diseños. A mu-
chas de las Centrales Nucleares de los Estados Unidos su construcción les llevó el doble 
de tiempo del originalmente planifi cado. Los aspectos relacionados con la seguridad y la 
percepción de riesgos intolerables fueron reforzados tras el accidente en Three Mile Island 
en Pennsylvania en 1979, a mediados de la décadal ochenta. La liberación accidental de 
radioactividad, al tener lugar la fusión del núcleo en Chernobyl (Ucrania) en mayo de 1986, 
no hizo más que empeorar las cosas. Aunque los PWR occidentales con su vasija de conten-
ción y procedimientos operativos mucho más exigentes no hubieran podido experimentar 
tal liberación masiva de radiación como ocurriera en el caso de Chernobyl, ese accidente no 
hizo sino reforzar la exagerada pero ampliamente compartida percepción pública de que 
todas las Centrales Nucleares son inseguras.
La energía en cifras
28
A fi nales del año 2000 existían 438 Centrales Nucleares en funcionamiento con una capa-
cidad instalada neta de 351 GW. Los reactores de fi sión suponen cerca del 11% de la capaci-
dad de generación eléctrica instalada pero debido a su alta disponibilidad (media global de 
cerca del 80% durante fi nales de los años noventa) ellos generaron cerca del 16% de toda la 
electricidad. Las más grandes contribuciones nacionales estuvieron en Francia, donde un 
76% de la electricidad estuvo generada por grupos PWR. Lituania, con su gran central rusa 
Ingalina, con un 74% y Bélgica tercera (57%). Japón fue el 33%, los Estados Unidos 20%, 
Rusia 15 %, India 3% y China más del 1%.
Figura 11. El vuelo electrico solar del Helios Prototype en el 2001. Cortesía de NASA
1.4.8 Células fotovoltaicas
Es otra notable invención del siglo XIX, en la categoría de nuevas conversiones de energía. Su 
primer uso práctico no llegó hasta fi nales de la década del cincuenta. El descubrimiento del 
fenómeno fotovoltaico tuvo lugar en 1839, por Becquerel, que encontró la generación de elec-
tricidad en una célula electrolítica con dos electrodos metálicos cuando se exponían a la luz. 
Se realizó poca investigación sobre el efecto FV en las tres décadas siguientes, pero en 1873 se 
descubrió la fotoconductividad en el selenio; Adams y Day construyeron la primera célula FV 
sólo 4 años más tarde. El diseño de la célula de selenio fue descrito por Fritt s pero las efi ciencias 
de tales células estaban entre 1-2%. Einstein trabajó en el efecto fotoeléctrico 16 años antes de 
su famoso estudio sobre la relatividad pero tuvo poco impacto práctico sobre el desarrollo FV. 
Tampoco lo tuvo Czochralski con su fundamental descubrimiento, en 1918, de cómo crecían 
los grandes cristales de silicio necesarios para producir obleas. El avance importante surgió en 
1954 cuando un equipo de investigadores de Bell Laboratories produjo células solares de sili-
cio que tuvieron un 4,5% de efi ciencia subiendo ese rendimiento al 6% solo unos pocos meses 
más tarde. En marzo de 1958, cuando Vanguard-I colocó la célula FV para alimentar al primer 
satélite artifi cial (un simple 0,1 W de 100 cm2). Hoff man Electronics tuvo células con un 9% de 
efi ciencia y comenzó a vender células con una efi ciencia del 10% un año más tarde. En 1962, 
Telstar, el primer satélite comercial de comunicaciones, tenía ya 14 W de potencia FV, y sólo 
dos años más tarde Nimbus obtuvo 470 W. Las células FV llegaron a ser un ingrediente indis-
pensable de la industria de los satélites pero las aplicaciones terrestres quedaron como muy 
raras incluso después de que Carson y Wronski de la RCA Laboratories fabricaran la primera 
célula FV de silicio amorfo en 1976. La producción FV sobrepasó los 20 MW de capacidad pico 
(MWp) en 1983 y 200 MWp en el año 2000 como electricidad solar una de las industrias de la 
energía de más rápido crecimiento. Aun la capacidad instalada FV fue sólo de 1 GW en 1999, 
Tendencias a largo plazo
29
una fracción despreciable de los más de 2,1 TW disponibles en los generadores alimentados 
con combustible fósil.
1.4.9 Ordenadores
La última categoría de innovaciones técnicas y de gestión resultaron de la difusión de orde-
nadores, telecomunicaciones ubicuas y una común relación con los controles automáticos 
y los algoritmos de optimización han transformado totalmente cada aspecto de los nego-
cios de la energía, desde la investigación de los hidrocarburos, al diseño de los primeros 
motores. Una verdadera revolución que incluye la investigación de los hidrocarburos, una 
precisión sin precedentes y una intensidad de supervisión de redes dinámicas complejas, 
así como un diseño desmaterializado de los motores y máquinas principales.
1.4.10 Tratamientos de datos y señales
Los avances en las capacidades de los dispositivos electrónicos usados en sensores remotos 
y órdenes de magnitud de capacidades más elevadas para almacenar datos de campo en el 
proceso están detrás de mejoras revolucionarias en el alcance y calidad de la prospección 
geofísica. A mediados de la década de 1990 los tradicionales datos sísmicos en 2-dimesio-
nes usados en la exploración del petróleo han sido casi completamente sustituidas por las 
imágenes en 3-dimensiones y las últimas de 4-dimensiones (siendo el lapso temporal la 
cuarta dimensión) de los yacimientos hace posible trazar y simular el fl ujo real de petróleo 
en las formaciones que soportan los hidrocarburos para interpretar la saturación del fl uido 
y sus cambios de presión. Este conocimiento hace posible aumentar las tasas de recupera-
ción desde los máximos 30-35% obtenibles, antes de 1980, a los 65% y, a veces, hasta el 75%. 
El sistema de posicionamiento global hace posible en una empresa ser instantáneamente 
consciente de la localización exacta de cada uno de los camiones que cruzan un continente 
o cada uno de los contenedores que llevan petróleo procedente de Oriente Medio. Un algo-
ritmo de optimización que recibe la información de los cierres de carreteras y desvíos, o de 
los acontecimientos climáticos extremos (ciclones, niebla) pueden minimizar el consumo 
de combustible y los retrasos en el recorrido de estos contenedores.
1.5 La creciente importancia de la electricidad
1.5.1 Introducción
Existen muchas razones para fi jar una atención especial en la electricidad. Después de un 
milenio de dependencia de las conversiones básicas de energía: quemado de combustibles 
sean estos de biomasa fresca o fosilizada, uso de músculos humanos y animales y captura 
del fl ujo solar indirecto bien en el agua o en el viento, la generación de electricidad intro-
dujo una nueva forma de energía que no tiene rival en términos de conveniencia y fl exi-
bilidad. Ningún otro tipo de energía posee un acceso tan instantáneo y libre de esfuerzo. 
La ventaja de la electricidad, dada