Mira este hoyo en el suelo. Una máquina extrae carbón marrón blando, y la central eléctrica detrás lo quema ese mismo día. Ahora mira esto: tres torres en una…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · Narración en inglés · Subtítulos en inglés + 中文 quemados en pantalla
6.1
Renewable and Nonrenewable Resources · Recursos renovables y no renovables
Syllabus
English
Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.
Learning Objective ENG-3.A: Identify differences between nonrenewable and renewable energy sources.
ENG-3.A.1 Nonrenewable energy sources are those that exist in a fixed amount and involve energy transformation that cannot be easily replaced.
ENG-3.A.2 Renewable energy sources are those that can be replenished naturally, at or near the rate of consumption, and reused.
Español
Comprensión perdurable (ENG-3): Los seres humanos utilizan energía de diversas fuentes, lo que genera consecuencias positivas y negativas.
Objetivo de aprendizaje ENG-3.A: Identificar las diferencias entre las fuentes de energía no renovables y las renovables.
ENG-3.A.1 Las fuentes de energía no renovables son aquellas que existen en una cantidad fija e implican transformaciones energéticas que no pueden reemplazarse fácilmente.
ENG-3.A.2 Las fuentes de energía renovables son aquellas que se pueden regenerar naturalmente a una tasa igual o superior a la de su consumo, permitiendo su reutilización.
Source: College Board AP Course and Exam Description · Fuente: College Board AP Course and Exam Description
English
A renewable resource 可再生资源 replenishes on a human timescale (sun, wind, water, biomass); a nonrenewable resource 不可再生资源 exists in fixed amounts that take millions of years to form (fossil fuels, nuclear fuel). Nonrenewables will eventually run out and often pollute more.
Español
Un recurso renovable 可再生资源 se replenishes en una escala de tiempo humana (sol, viento, agua, biomasa); un recurso no renovable 不可再生资源 existe en cantidades fijas que tardan millones de años en formarse (combustibles fósiles, combustible nuclear). Los recursos no renovables eventualmente se agotarán y a menudo contaminan más.
Turbinas eólicas: las fuentes renovables se replenecen en escalas de tiempo humanas; los combustibles fósiles no
6.2
Global Energy Consumption · Consumo Global de Energía
Syllabus
English
Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.
Learning Objective ENG-3.B: Describe trends in energy consumption.
ENG-3.B.1 The use of energy resources is not evenly distributed between developed and developing countries.
ENG-3.B.2 The most widely used sources of energy globally are fossil fuels.
ENG-3.B.3 As developing countries become more developed, their reliance on fossil fuels for energy increases.
ENG-3.B.4 As the world becomes more industrialized, the demand for energy increases.
ENG-3.B.5 Availability, price, and governmental regulations influence which energy sources people use and how they use them.
Español
Comprensión Duradera (ENG-3): Los seres humanos utilizan energía procedente de diversas fuentes, lo que genera consecuencias positivas y negativas.
Objetivo de Aprendizaje ENG-3.B: Describir las tendencias en el consumo de energía.
ENG-3.B.1 El uso de recursos energéticos no está distribuido equitativamente entre los países desarrollados y los países en desarrollo.
ENG-3.B.2 Las fuentes de energía más utilizadas a nivel mundial son los combustibles fósiles.
ENG-3.B.3 A medida que los países en desarrollo se van desarrollando, aumenta su dependencia de los combustibles fósiles para la generación de energía.
ENG-3.B.4 A medida que el mundo se industrializa más, aumenta la demanda de energía.
ENG-3.B.5 La disponibilidad, el precio y las regulaciones gubernamentales influyen en qué fuentes de energía utiliza la población y cómo las utiliza.
Source: College Board AP Course and Exam Description · Fuente: College Board AP Course and Exam Description
English
Global energy use is rising, especially in developing nations. Most energy still comes from fossil fuels 化石燃料. Wealthy nations consume the most per person; access to energy shapes economic development.
Español
El uso global de energía está aumentando, especialmente en las naciones en desarrollo. La mayoría de la energía aún proviene de combustibles fósiles 化石燃料. Las naciones ricas consumen más por persona; el acceso a la energía moldea el desarrollo económico.
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Rastrear la energía desde la fuente hasta su uso
Un diagrama de Sankey muestra cómo fluye la energía desde las fuentes hasta el trabajo útil, y cuánto se pierde. La mayor parte de la energía primaria se desperdicia en forma de calor antes de realizar cualquier trabajo útil.
6.3
Fuel Types and Uses · Tipos de Combustible y Usos
Syllabus
English
Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.
Learning Objective ENG-3.C: Identify types of fuels and their uses.
ENG-3.C.1 Wood is commonly used as fuel in the forms of firewood and charcoal. It is often used in developing countries because it is easily accessible.
ENG-3.C.2 Peat is partially decomposed organic material that can be burned for fuel.
ENG-3.C.3 Three types of coal used for fuel are lignite, bituminous, and anthracite. Heat, pressure, and depth of burial contribute to the development of various coal types and their qualities.
ENG-3.C.4 Natural gas, the cleanest of the fossil fuels, is mostly methane.
ENG-3.C.5 Crude oil can be recovered from tar sands, which are a combination of clay, sand, water, and bitumen.
ENG-3.C.6 Fossil fuels can be made into specific fuel types for specialized uses (e.g., in motor vehicles).
ENG-3.C.7 Cogeneration occurs when a fuel source is used to generate both useful heat and electricity.
Español
Comprensión Duradera (ENG-3): Los seres humanos utilizan energía procedente de diversas fuentes, lo que conlleva consecuencias positivas y negativas.
Objetivo de Aprendizaje ENG-3.C: Identificar tipos de combustibles y sus usos.
ENG-3.C.1 La madera se utiliza comúnmente como combustible en las formas de leña y carbón vegetal. A menudo se usa en países en desarrollo porque es fácilmente accesible.
ENG-3.C.2 El turba es material orgánico parcialmente descompuesto que puede quemarse como combustible.
ENG-3.C.3 Tres tipos de carbón utilizados como combustible son la lignita, el carbón bituminoso y el antracita. El calor, la presión y la profundidad de enterramiento contribuyen al desarrollo de los diferentes tipos de carbón y sus propiedades.
ENG-3.C.4 El gas natural, el más limpio de los combustibles fósiles, está compuesto principalmente por metano.
ENG-3.C.5 El petróleo crudo puede extraerse de arenas betuminosas, que son una combinación de arcilla, arena, agua y betún.
ENG-3.C.6 Los combustibles fósiles pueden transformarse en tipos específicos de combustible para usos especializados (p. ej., en vehículos motorizados).
ENG-3.C.7 La cogeneración ocurre cuando una fuente de combustible se utiliza para generar tanto calor útil como electricidad.
Source: College Board AP Course and Exam Description · Fuente: College Board AP Course and Exam Description
English
Different fuels suit different needs: coal and natural gas for electricity, oil for transportation, and biomass for heating and cooking in many regions. Each has trade-offs in cost, availability, and pollution.
Español
Diferentes combustibles se adaptan a diferentes necesidades: carbón y gas natural para electricidad, petróleo para transporte, y biomasa para calefacción y cocción en muchas regiones. Cada uno tiene compensaciones en costo, disponibilidad y contaminación.
6.4
Distribution of Natural Energy Resources · Distribución de Recursos Energéticos Naturales
Syllabus
English
Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.
Learning Objective ENG-3.D: Identify where natural energy resources occur.
ENG-3.D.1 The global distribution of natural energy resources, such as ores, coal, crude oil, and gas, is not uniform and depends on regions' geologic history.
Español
Comprensión duradera (ENG-3): Los seres humanos utilizan energía procedente de diversas fuentes, lo que genera consecuencias positivas y negativas.
Objetivo de aprendizaje ENG-3.D: Identificar dónde se encuentran los recursos naturales de energía.
ENG-3.D.1 La distribución global de los recursos naturales de energía, como minerales, carbón, petróleo crudo y gas, no es uniforme y depende de la historia geológica de cada región.
Source: College Board AP Course and Exam Description · Fuente: College Board AP Course and Exam Description
English
Energy resources are unevenly distributed – oil is concentrated in some regions, coal in others, and renewables depend on local sun, wind, or rivers. This uneven distribution drives trade, economics, and geopolitics.
Español
Los recursos energéticos están distribuidos desigualmente – el petróleo se concentra en algunas regiones, el carbón en otras, y las renovables dependen del sol, viento o ríos locales. Esta distribución desigual impulsa el comercio, la economía y la geopolítica.
6.5
Fossil Fuels · Combustibles Fósiles
Syllabus
English
Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.
Learning Objective ENG-3.E: Describe the use and methods of fossil fuels in power generation.
ENG-3.E.1 The combustion of fossil fuels is a chemical reaction between the fuel and oxygen that yields carbon dioxide and water and releases energy.
ENG-3.E.2 Energy from fossil fuels is produced by burning those fuels to generate heat, which then turns water into steam. That steam turns a turbine, which spins a generator, producing electricity.
ENG-3.E.3 Humans use a variety of methods to extract fossil fuels from the earth for energy generation.
Learning Objective ENG-3.F: Describe the effects of fossil fuels on the environment.
ENG-3.F.1 Hydrologic fracturing (fracking) can cause groundwater contamination and the release of volatile organic compounds.
Español
Comprensión perdurable (ENG-3): Los seres humanos utilizan energía procedente de diversas fuentes, lo que conlleva consecuencias positivas y negativas.
Objetivo de aprendizaje ENG-3.E: Describir el uso y los métodos de los combustibles fósiles en la generación de energía eléctrica.
ENG-3.E.1 La combustión de los combustibles fósiles es una reacción química entre el combustible y el oxígeno que produce dióxido de carbono y agua, y libera energía.
ENG-3.E.2 La energía de los combustibles fósiles se produce quemándolos para generar calor, el cual vaporiza agua. Ese vapor acciona una turbina, que hace girar un generador, produciendo electricidad.
ENG-3.E.3 Los seres humanos emplean diversos métodos para extraer combustibles fósiles del subsuelo con fines energéticos.
Objetivo de aprendizaje ENG-3.F: Describir los efectos de los combustibles fósiles sobre el medio ambiente.
ENG-3.F.1 La fracturación hidráulica (fracking) puede provocar la contaminación de las aguas subterráneas y la liberación de compuestos orgánicos volátiles.
Source: College Board AP Course and Exam Description · Fuente: College Board AP Course and Exam Description
English
Fossil fuels (coal, oil, natural gas) formed from ancient organisms. They are energy-dense and reliable but nonrenewable and the main source of $\text{CO}_2$ and air pollution. Coal is the dirtiest; natural gas burns cleaner but leaks methane 甲烷.
Coal forms in stages, and its rank climbs with the heat, pressure, and depth of burial it has endured. Partly decomposed plant matter first becomes peat 泥炭 (which can itself be dried and burned), then soft brown lignite, then bituminous 烟煤 coal, and finally hard anthracite 无烟煤 – each step is drier, more carbon-rich, and higher in energy, so anthracite burns hottest and cleanest.
Oil and natural gas are increasingly reached by hydraulic fracturing 水力压裂 ("fracking"): a high-pressure fluid is pumped into shale rock to crack it open and release the trapped fuel. It has unlocked huge reserves, but it can contaminate groundwater (methane and chemicals reaching drinking-water wells), release volatile organic compounds 挥发性有机化合物 into the air, and trigger minor earthquakes.
Crude oil can also be recovered from tar sands 油砂 – a mix of clay, sand, water, and thick bitumen 沥青. Separating the oil is energy- and water-intensive and clears large areas of land, so its environmental cost per barrel of oil is high.
Español
Combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas natural) se formaron a partir de organismos antiguos. Son densos en energía y confiables pero no renovables y la principal fuente de $\text{CO}_2$ y contaminación del aire. El carbón es el más sucio; el gas natural quema más limpio pero escapa metano 甲烷.
Una mina de lignito 褐煤 (carbón marrón) alimentando la central eléctrica 发电站 detrás de ella — el combustible se excava del suelo y se quema en el lugar
El carbón se forma en etapas, y su grado aumenta con el calor, la presión y la profundidad de entierro que ha soportado. La materia vegetal parcialmente descompuesta primero se convierte en turba 泥炭 (que puede secarse y quemarse), luego lignito marron blando, luego carbón bituminoso 烟煤, y finalmente antracita 无烟煤 duro – cada paso es más seco, más rico en carbono y con mayor energía, por lo que la antracita quema más caliente y limpia.
El petróleo y el gas natural son cada vez más alcanzados mediante fractura hidráulica 水力压裂 ("fracking"): un fluido a alta presión se bombea en roca de esquisto para abrirla y liberar el combustible atrapado. Ha desbloqueado enormes reservas, pero puede contaminar las aguas subterráneas (metano y químicos llegando a pozos de agua potable), liberar compuestos orgánicos volátiles 挥发性有机化合物 al aire y desencadenar terremotos menores.
El petróleo crudo también puede recuperarse de arenas bituminosas 油砂 – una mezcla de arcilla, arena, agua y bitumen 沥青 espeso. Separar el petróleo es intensivo en energía y agua y despeja grandes áreas de tierra, por lo que su costo ambiental por barril de petróleo es alto.
Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.
Learning Objective ENG-3.G: Describe the use of nuclear energy in power generation.
ENG-3.G.1 Nuclear power is generated through fission, where atoms of Uranium-235, which are stored in fuel rods, are split into smaller parts after being struck by a neutron. Nuclear fission releases a large amount of heat, which is used to generate steam, which powers a turbine and generates electricity.
ENG-3.G.2 Radioactivity occurs when the nucleus of a radioactive isotope loses energy by emitting radiation.
ENG-3.G.3 Uranium-235 remains radioactive for a long time, which leads to the problems associated with the disposal of nuclear waste.
ENG-3.G.4 Nuclear power generation is a nonrenewable energy source. Nuclear power is considered a cleaner energy source because it does not produce air pollutants, but it does release thermal pollution and hazardous solid waste.
Learning Objective ENG-3.H: Describe the effects of the use of nuclear energy on the environment.
ENG-3.H.1 Three Mile Island, Chernobyl, and Fukushima are three cases where accidents or natural disasters led to the release of radiation. These releases have had short- and long-term impacts on the environment.
ENG-3.H.2 A radioactive element's half-life can be used to calculate a variety of things, including the rate of decay and the radioactivity level at specific points in time.
Español
Comprensión duradera (ENG-3): Los seres humanos utilizan energía de diversas fuentes, lo que conlleva consecuencias positivas y negativas.
Objetivo de aprendizaje ENG-3.G: Describir el uso de la energía nuclear en la generación de electricidad.
ENG-3.G.1 La energía nuclear se genera mediante fisión, donde los átomos de Uranio-235, almacenados en barras de combustible, se dividen en partes más pequeñas tras ser impactados por un neutrón. La fisión nuclear libera una gran cantidad de calor, que se utiliza para generar vapor; este impulsa una turbina y produce electricidad.
ENG-3.G.2 La radiactividad ocurre cuando el núcleo de un isótopo radiactivo pierde energía emitiendo radiación.
ENG-3.G.3 El Uranio-235 permanece radiactivo durante mucho tiempo, lo que da lugar a los problemas asociados con el desecho de residuos nucleares.
ENG-3.G.4 La generación de energía nuclear es una fuente de energía no renovable. Se considera una fuente de energía más limpia porque no produce contaminantes atmosféricos, pero sí genera contaminación térmica y desechos sólidos peligrosos.
Objetivo de aprendizaje ENG-3.H: Describir los efectos del uso de la energía nuclear en el medio ambiente.
ENG-3.H.1 Three Mile Island, Chernóbil y Fukushima son tres casos en los que accidentes o desastres naturales provocaron la liberación de radiación. Estas emisiones han tenido impactos a corto y largo plazo sobre el medio ambiente.
ENG-3.H.2 La vida media de un elemento radiactivo puede utilizarse para calcular diversas cosas, incluyendo la tasa de desintegración y el nivel de radioactividad en momentos específicos.
Source: College Board AP Course and Exam Description · Fuente: College Board AP Course and Exam Description
English
Nuclear power 核能 splits uranium (fission 裂变) to boil water and drive turbines. It produces no $\text{CO}_2$ and lots of energy from little fuel, but risks include radioactive waste 核废料 (long-lived), the danger of meltdowns, and high cost.
Worked example. Radioactive waste decays by its half-life – the time for half of it to decay. Suppose an isotope has a half-life of $30$ years and a reactor leaves $100\ \text{g}$ of it. After $30$ years $50\ \text{g}$ remains; after $60$ years $25\ \text{g}$; after $90$ years (three half-lives) $100\times\left(\tfrac12\right)^3=12.5\ \text{g}$. Because the drop is halving, not linear, the waste stays hazardous for many half-lives – the core reason it must be stored safely for centuries.
Español
Energía nuclear 核nuclear divide uranio (fisión 裂变) para hervir agua y accionar turbinas. No produce $\text{CO}_2$ ni mucha energía de poco combustible, pero los riesgos incluyen residuos 核废料 radiactivos (de larga vida), el peligro de fusiones nucleares y el alto costo.
Ejemplo resuelto. Los residuos radiactivos decaen por su vida media – el tiempo para que la mitad de ellos decaiga. Suponga que un isótopo tiene una vida media de $30$ años y un reactor deja $100\ \text{g}$ de él. Después de $30$ años queda $50\ \text{g}$; después de $60$ años queda $25\ \text{g}$; después de $90$ años (tres vidas medias) queda $100\times\left(\tfrac12\right)^3=12.5\ \text{g}$. Debido a que la caída se reduce a la mitad, no linealmente, los residuos permanecen peligrosos durante muchas vidas medias – la razón fundamental por la que deben almacenarse de forma segura durante siglos.
La fisión nuclear de un núcleo de uranio-235 libera energíaUna central nuclear 核电站. Los edificios del reactor contienen el combustible; el mar suministra agua de enfriamiento. Note que no hay humo — la fisión no emite $\text{CO}_2$
energy return on energy investment (EROEI)/ˈenədʒi rɪˈtɜːn ɒn ˈenədʒi ɪnˈvestmənt/
能量投资回报率
néng liàng tóu zī huí bào lǜ
dam/dæm/
大坝
dà bà
6.7
Energy from Biomass · Energía de Biomasa
Syllabus
English
Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.
Learning Objective ENG-3.I: Describe the effects of the use of biomass in power generation on the environment.
ENG-3.I.1 Burning of biomass produces heat for energy at a relatively low cost, but it also produces carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen oxides, particulates, and volatile organic compounds. The overharvesting of trees for fuel also causes deforestation.
ENG-3.I.2 Ethanol can be used as a substitute for gasoline. Burning ethanol does not introduce additional carbon into the atmosphere via combustion, but the energy return on energy investment for ethanol is low.
Español
Comprensión duradera (ENG-3): Los seres humanos utilizan energía procedente de diversas fuentes, lo que genera consecuencias positivas y negativas.
Objetivo de aprendizaje ENG-3.I: Describir los efectos del uso de la biomasa en la generación de energía sobre el medio ambiente.
ENG-3.I.1 La quema de biomasa produce calor para obtener energía a un costo relativamente bajo, pero también genera dióxido de carbono, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, partículas y compuestos orgánicos volátiles. Además, la sobreexplotación de árboles como combustible provoca la deforestación.
ENG-3.I.2 El etanol puede utilizarse como sustituto de la gasolina. La combustión del etanol no introduce carbono adicional a la atmósfera, pero su rendimiento energético respecto a la inversión energética es bajo.
Source: College Board AP Course and Exam Description · Fuente: College Board AP Course and Exam Description
English
Biomass 生物质 (wood, crops, waste, biofuels like ethanol) is renewable and can be carbon-neutral if replanted, but burning it causes air pollution, and growing fuel crops competes with food and habitat.
Ethanol 乙醇, made from crops such as corn or sugarcane, can substitute for gasoline and adds no new carbon when burned (the plant absorbed that $\text{CO}_2$ as it grew). Its drawback is a low energy return on energy investment (EROEI) 能量投资回报率: growing, harvesting, and distilling the crop uses nearly as much energy as the fuel finally delivers.
Español
Biomasa 生物质 (madera, cultivos, residuos, biocombustibles como etanol) es renovable y puede ser neutral en carbono si se replanta, pero quemarla causa contaminación del aire, y cultivar cultivos para combustible compite con alimentos y hábitat.
Etanol 乙醇, hecho de cultivos como maíz o caña de azúcar, puede sustituir a la gasolina y no añade carbono nuevo cuando se quema (la planta absorbió ese $\text{CO}_2$ mientras crecía). Su inconveniente es un bajo retorno energético sobre la inversión energética (EROEI) 能量投资回报率: cultivar, cosechar y destilar el cultivo usa casi tanta energía como el combustible finalmente entrega.
6.8
Solar Energy · Energía Solar
Syllabus
English
Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.
Learning Objective ENG-3.J: Describe the use of solar energy in power generation.
ENG-3.J.1 Photovoltaic solar cells capture light energy from the sun and transform it directly into electrical energy. Their use is limited by the availability of sunlight.
ENG-3.J.2 Active solar energy systems use solar energy to heat a liquid through mechanical and electric equipment to collect and store the energy captured from the sun.
ENG-3.J.3 Passive solar energy systems absorb heat directly from the sun without the use of mechanical and electric equipment, and energy cannot be collected or stored.
Learning Objective ENG-3.K: Describe the effects of the use of solar energy in power generation on the environment.
ENG-3.K.1 Solar energy systems have low environmental impact and produce clean energy, but they can be expensive. Large solar energy farms may negatively impact desert ecosystems.
Español
Comprensión perdurable (ENG-3): Los seres humanos utilizan energía de diversas fuentes, lo que conlleva consecuencias positivas y negativas.
Objetivo de aprendizaje ENG-3.J: Describir el uso de la energía solar en la generación de electricidad.
ENG-3.J.1 Las celdas solares fotovoltaicas capturan la energía luminosa del sol y la transforman directamente en energía eléctrica. Su uso está limitado por la disponibilidad de luz solar.
ENG-3.J.2 Los sistemas activos de energía solar utilizan la energía solar para calentar un líquido mediante equipos mecánicos y eléctricos, a fin de recolectar y almacenar la energía capturada del sol.
ENG-3.J.3 Los sistemas pasivos de energía solar absorben el calor directamente del sol sin utilizar equipos mecánicos ni eléctricos, y la energía no puede ser recolectada ni almacenada.
Objetivo de aprendizaje ENG-3.K: Describir los efectos del uso de la energía solar en la generación de electricidad sobre el medio ambiente.
ENG-3.K.1 Los sistemas de energía solar tienen bajo impacto ambiental y producen energía limpia, pero pueden ser costosos. Las grandes granjas de energía solar pueden afectar negativamente a los ecosistemas desérticos.
Source: College Board AP Course and Exam Description · Fuente: College Board AP Course and Exam Description
English
Solar 太阳能 converts sunlight to electricity (photovoltaic panels) or heat. It is renewable and clean during use, but intermittent (no sun at night), needs space, and has manufacturing impacts.
Español
Solar 太阳能 convierte la luz solar en electricidad (paneles fotovoltaicos) o calor. Es renovable y limpia durante el uso, pero intermitente (sin sol por la noche), necesita espacio y tiene impactos en la fabricación.
Una granja solar. Filas de paneles fotovoltaicos 光伏 están inclinados hacia el sol; una gran salida requiere una gran área de tierra
Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.
Learning Objective ENG-3.L: Describe the use of hydroelectricity in power generation.
ENG-3.L.1 Hydroelectric power can be generated in several ways. Dams built across rivers collect water in reservoirs. The moving water can be used to spin a turbine. Turbines can also be placed in small rivers, where the flowing water spins the turbine.
ENG-3.L.2 Tidal energy uses the energy produced by tidal flows to turn a turbine.
Learning Objective ENG-3.M: Describe the effects of the use of hydroelectricity in power generation on the environment.
ENG-3.M.1 Hydroelectric power does not generate air pollution or waste, but construction of the power plants can be expensive, and there may be a loss of or change in habitats following the construction of dams.
Español
Comprensión perdurable (ENG-3): Los seres humanos utilizan energía procedente de diversas fuentes, lo que conlleva consecuencias positivas y negativas.
Objetivo de aprendizaje ENG-3.L: Describir el uso de la electricidad hidroeléctrica en la generación de energía.
ENG-3.L.1 La energía hidroeléctrica puede generarse de varias maneras. Las presas construidas a través de ríos recogen agua en embalses. El agua en movimiento puede utilizarse para hacer girar una turbina. Las turbinas también pueden colocarse en ríos pequeños, donde el agua corriente hace girar la turbina.
ENG-3.L.2 La energía mareomotriz utiliza la energía producida por las mareas para accionar una turbina.
Objetivo de aprendizaje ENG-3.M: Describir los efectos del uso de la electricidad hidroeléctrica en la generación de energía sobre el medio ambiente.
ENG-3.M.1 La energía hidroeléctrica no genera contaminación atmosférica ni residuos, pero la construcción de las centrales eléctricas puede ser costosa, y puede haber una pérdida o alteración de hábitats tras la construcción de presas.
Source: College Board AP Course and Exam Description · Fuente: College Board AP Course and Exam Description
English
Hydroelectric 水电 power uses flowing water (dams) to spin turbines – renewable and low-emission, but dams flood habitat, block fish migration, trap sediment, and displace people.
Español
La energía hidroeléctrica 水电 usa agua en movimiento (presas) para girar turbinas – renovable y de bajas emisiones, pero las inundaciones de hábitats, bloquean la migración de peces, atrapan sedimentos y desplazan personas.
Una presa hidroeléctrica 大坝. El embalse 水库 se retiene detrás de la pared; el agua cae a través de la presa para girar turbinas en la casa de máquinas en su base
6.10
Geothermal Energy · Energía Geotérmica
Syllabus
English
Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.
Learning Objective ENG-3.N: Describe the use of geothermal energy in power generation.
ENG-3.N.1 Geothermal energy is obtained by using the heat stored in the Earth's interior to heat up water, which is brought back to the surface as steam. The steam is used to drive an electric generator.
Learning Objective ENG-3.O: Describe the effects of the use of geothermal energy in power generation on the environment.
ENG-3.O.1 The cost of accessing geothermal energy can be prohibitively expensive, as is not easily accessible in many parts of the world. In addition, it can cause the release of hydrogen sulfide.
Español
Comprensión Duradera (ENG-3): Los seres humanos utilizan energía procedente de diversas fuentes, lo que conlleva consecuencias positivas y negativas.
Objetivo de Aprendizaje ENG-3.N: Describir el uso de la energía geotérmica en la generación de electricidad.
ENG-3.N.1 La energía geotérmica se obtiene aprovechando el calor almacenado en el interior de la Tierra para calentar agua, que es traída a la superficie en forma de vapor. Este vapor se utiliza para accionar un generador eléctrico.
Objetivo de Aprendizaje ENG-3.O: Describir los efectos del uso de la energía geotérmica en la generación de electricidad sobre el medio ambiente.
ENG-3.O.1 El costo de acceso a la energía geotérmica puede ser prohibitivamente alto, ya que no está fácilmente disponible en muchas partes del mundo. Además, su uso puede provocar la liberación de sulfuro de hidrógeno.
Source: College Board AP Course and Exam Description · Fuente: College Board AP Course and Exam Description
English
Geothermal 地热能 taps Earth's internal heat for electricity and heating. It is renewable and reliable, but only practical where hot rock is near the surface (volcanic regions) and can release underground gases.
Español
La energía geotérmica 地热能 aprovecha el calor interno de la Tierra para electricidad y calefacción. Es renovable y confiable, pero solo es práctica donde la roca caliente está cerca de la superficie (regiones volcánicas) y puede liberar gases subterráneos.
Una central geotérmica en Islandia, una región volcánica. Vapor 蒸汽 de roca caliente debajo se conduce hacia arriba para accionar las turbinas
Hydrogen Fuel Cell · Celda de Combustible de Hidrógeno
Syllabus
English
Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.
Learning Objective ENG-3.P: Describe the use of hydrogen fuel cells in power generation.
ENG-3.P.1 Hydrogen fuel cells are an alternate to non-renewable fuel sources. They use hydrogen as fuel, combining the hydrogen and oxygen in the air to form water and release energy (electricity) in the process. Water is the product (emission) of a fuel cell.
Learning Objective ENG-3.Q: Describe the effects of the use of hydrogen fuel cells in power generation on the environment.
ENG-3.Q.1 Hydrogen fuel cells have low environmental impact and produce no carbon dioxide when the hydrogen is produced from water. However, the technology is expensive and energy is still needed to create the hydrogen gas used in the fuel cell.
Español
Comprensión Duradera (ENG-3): Los seres humanos utilizan energía de diversas fuentes, lo que genera consecuencias positivas y negativas.
Objetivo de Aprendizaje ENG-3.P: Describir el uso de las células de combustible de hidrógeno en la generación de energía eléctrica.
ENG-3.P.1 Las células de combustible de hidrógeno son una alternativa a los combustibles no renovables. Utilizan el hidrógeno como combustible, combinándolo con el oxígeno del aire para formar agua y liberar energía (electricidad) durante el proceso. El agua es el producto (emisión) de una célula de combustible.
Objetivo de Aprendizaje ENG-3.Q: Describir los efectos del uso de las células de combustible de hidrógeno en la generación de energía eléctrica sobre el medio ambiente.
ENG-3.Q.1 Las células de combustible de hidrógeno tienen un bajo impacto ambiental y no producen dióxido de carbono cuando el hidrógeno se produce a partir de agua. Sin embargo, la tecnología es costosa y aún se requiere energía para crear el gas de hidrógeno utilizado en la célula de combustible.
Source: College Board AP Course and Exam Description · Fuente: College Board AP Course and Exam Description
English
A hydrogen fuel cell 氢燃料电池 combines hydrogen and oxygen to make electricity, with water as the only emission at use. But producing hydrogen usually requires energy (often from fossil fuels), and storage is difficult.
Español
Una celda de combustible de hidrógeno 氢燃料电池 combina hidrógeno y oxígeno para hacer electricidad, con agua como única emisión durante el uso. Pero producir hidrógeno generalmente requiere energía (a menudo de combustibles fósiles), y el almacenamiento es difícil.
Una pila de combustible de hidrógeno y oxígeno genera electricidad, con agua como único producto
6.12
Wind Energy · Energía Eólica
Syllabus
English
Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.
Learning Objective ENG-3.R: Describe the use of wind energy in power generation.
ENG-3.R.1 Wind turbines use the kinetic energy of moving air to spin a turbine, which spins a generator, producing electricity.
Learning Objective ENG-3.S: Describe the effects of the use of wind energy in power generation on the environment.
ENG-3.S.1 Wind energy is a renewable, clean source of energy. However, birds and bats may be killed if they fly into the spinning turbine blades.
Español
Comprensión duradera (ENG-3): Los seres humanos utilizan energía de diversas fuentes, lo que conlleva consecuencias positivas y negativas.
Objetivo de aprendizaje ENG-3.R: Describir el uso de la energía eólica en la generación de electricidad.
ENG-3.R.1 Las turbinas eólicas utilizan la energía cinética del aire en movimiento para hacer girar una turbina, la cual acciona un generador, produciendo electricidad.
Objetivo de aprendizaje ENG-3.S: Describir los efectos del uso de la energía eólica en la generación de electricidad sobre el medio ambiente.
ENG-3.S.1 La energía eólica es una fuente de energía renovable y limpia. Sin embargo, las aves y los murciélagos pueden morir si chocan contra las aspas giratorias de la turbina.
Source: College Board AP Course and Exam Description · Fuente: College Board AP Course and Exam Description
English
Wind 风能 turbines convert moving air to electricity – renewable, clean, and low-operating-cost, but intermittent, land- or sea-intensive, and a hazard to birds and bats. Best where winds are strong and steady.
Español
Las turbinas eólicas 风能 convierten el aire en movimiento en electricidad – renovable, limpia y de bajo costo operativo, pero intermitente, intensiva en tierra o mar, y un peligro para aves y murciélagos. Mejor donde los vientos son fuertes y constantes.
Turbinas eólicas 风力涡轮机 en tierras de cultivo. Ocupan poco terreno, por lo que la tierra entre ellas aún puede ser cultivada
Enduring Understanding (ENG-3): Humans use energy from a variety of sources, resulting in positive and negative consequences.
Learning Objective ENG-3.T: Describe methods for conserving energy.
ENG-3.T.1 Some of the methods for conserving energy around a home include adjusting the thermostat to reduce the use of heat and air conditioning, conserving water, use of energy-efficient appliances, and conservation landscaping.
ENG-3.T.2 Methods for conserving energy on a large scale include improving fuel economy for vehicles, using BEVs (battery electric vehicles) and hybrid vehicles, using public transportation, and implementing green building design features.
Español
Comprensión Duradera (ENG-3): Los seres humanos utilizan energía de diversas fuentes, lo que conlleva consecuencias positivas y negativas.
Objetivo de Aprendizaje ENG-3.T: Describir métodos para conservar la energía.
ENG-3.T.1 Algunos métodos para ahorrar energía en el hogar incluyen ajustar el termostato para reducir el uso de calefacción y aire acondicionado, ahorrar agua, utilizar electrodomésticos eficientes energéticamente y realizar paisajismo conservacionista.
ENG-3.T.2 Los métodos para ahorrar energía a gran escala incluyen mejorar la economía de combustible de los vehículos, utilizar BEVs (vehículos eléctricos de batería) y vehículos híbridos, usar el transporte público e implementar características de diseño de edificios ecológicos.
Source: College Board AP Course and Exam Description · Fuente: College Board AP Course and Exam Description
English
Energy conservation 节能 reduces demand through efficiency (LED lighting, insulation, efficient appliances, public transport) and behavior. Saving energy is often the cheapest and cleanest option – the energy you do not use needs no fuel and makes no pollution.
A related efficiency gain is cogeneration 热电联产 (combined heat and power): a single fuel burn is used to make both electricity and useful heat, capturing the waste heat that an ordinary power plant simply dumps – so far more of the fuel's energy ends up doing useful work.
Worked example. Replacing a $60\ \text{W}$ incandescent bulb with a $10\ \text{W}$ LED that gives the same light saves $50\ \text{W}$. Running it $5$ hours a day saves $50\ \text{W}\times5\ \text{h}=250\ \text{Wh}=0.25\ \text{kWh}$ per day, or about $0.25\times365\approx91\ \text{kWh}$ per year. Multiply that by every bulb in a city and conservation rivals a new power plant – at far lower cost.
Español
La conservación de energía 节能 reduce la demanda mediante eficiencia (iluminación LED, aislamiento, electrodomésticos eficientes, transporte público) y comportamiento. Ahorrar energía es a menudo la opción más barata y limpia – la energía que no usas no necesita combustible y no hace contaminación.
Una ganancia de eficiencia relacionada es la cogeneración 热电联产 (calor y poder combinados): una sola combustión de combustible se usa para hacer tanto electricidad como calor útil, capturando el calor residual que una central eléctrica común simplemente descarta – así que mucha más energía del combustible termina realizando trabajo útil.
Ejemplo resuelto. Reemplazar una bombilla incandescente de $60\ \text{W}$ con un LED de $10\ \text{W}$ que da la misma luz ahorra $50\ \text{W}$. Funcionándolo $5$ horas al día ahorra $50\ \text{W}\times5\ \text{h}=250\ \text{Wh}=0.25\ \text{kWh}$ por día, o aproximadamente $0.25\times365\approx91\ \text{kWh}$ por año. Multiplica eso por cada bombilla en una ciudad y la conservación rivaliza con una nueva central eléctrica – a mucho menor costo.
Una granja solar: generar más energía renovable y cortar la demanda son ambas estrategias de conservación de energía
Separate renewable (sun, wind, water) from non-renewable (fossil fuels, nuclear) and weigh each source's trade-offs.
Fossil fuels are energy-dense but emit CO₂; nuclear emits no CO₂ but leaves long-lived waste.
Do half-life math: after $n$ half-lives a fraction $(\tfrac12)^n$ remains.
Note that solar and wind are intermittent and need storage or backup.
Conservation (efficiency) is often the cheapest, cleanest option — the energy not used needs no fuel.
Know the coal ranks (peat → lignite → bituminous → anthracite; more heat/pressure/burial → higher energy) and the unconventional fuels fracking (shale oil/gas; groundwater + VOC pollution) and tar sands (bitumen, energy-intensive).
Ethanol adds no net CO₂ but has a low EROEI; cogeneration (combined heat and power) captures waste heat so one fuel gives both electricity and heat.
Español
Separa renovable (sol, viento, agua) de no renovable (combustibles fósiles, nuclear) y pesa las compensaciones de cada fuente.
Los combustibles fósiles son densos en energía pero emiten CO₂; nuclear no emite CO₂ pero deja residuos de larga vida.
Haz matemáticas de vida media: después de $n$ vidas medias queda una fracción $(\tfrac12)^n$.
Nota que solar y viento son intermitentes y necesitan almacenamiento o respaldo.
La conservación (eficiencia) es a menudo la opción más barata y limpia — la energía no usada no necesita combustible.
Conoce los grados de carbón (turba → lignito → bituminoso → antracita; más calor/presión/entierro → mayor energía) y los combustibles no convencionales fracking (petróleo/gas de esquisto; contaminación de aguas subterráneas + VOC) y arenas bituminosas (bitumen, intensivo en energía).
Etanol no añade CO₂ neto pero tiene un bajo EROEI; cogeneración (calor y poder combinados) captura calor residual para que un combustible dé tanto electricidad como calor.
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