TECNOLOGÍA ENERGÉTICA

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1 Universidad de Navarra Nafarroako Unibertsitatea Escuela Superior de Ingenieros Ingeniarien Goi Mailako Eskola NOTA ASIGNATURA / GAIA CURSO / KURTSOA TECNOLOGÍA ENERGÉTICA NOMBRE / IZENA Nº DE CARNÉ FECHA / DATA 03/02/05 Todas las preguntas valen 1 punto salvo las que llevan indicada otra puntuación. 1. Explique en qué consisten los fenómenos denominados efecto invernadero y lluvia ácida provocados por la contaminación atmosférica. (3 puntos) 2. Indique entre qué dos tipos de energía se produce transformación en los siguientes equipos o sistemas: a) Ventilador. b) Generador eléctrico. c) Termopar. d) Reactor nuclear. 3. Explique cómo funciona una pila o célula de combustible. (3 puntos) 1

2 4. Indique seis de las características principales de un plan energético. (3 puntos) 5. (7 puntos) Una empresa tiene unos consumos anuales de electricidad de MWh y de calor de MWh. Los dos consumos se reparten por igual a lo largo del día: un 25% en las horas punta (4 horas/día) y un 75% en las horas valle (20 h/día). El consumo térmico se satisface con una caldera de gas natural con un rendimiento del 88%. Se instala un motor de cogeneración Caterpillar G3516 modelo DM que funcionará 365 días al año, al 100% de carga durante las horas punta y al 75% de carga durante las horas valle. El aprovechamiento térmico del motor se realizará con el agua de refrigeración de la camisa y los humos de escape. No se aprovechará la potencia térmica del postenfriador. Conversión de unidades: 1 MJ = 0,278 kwh. Se pide calcular para cada periodo del día (horas punta y horas valle): a) La energía eléctrica y la energía térmicas consumidas anualmente antes de instalar el motor de cogeneración. 2

3 b) La energía eléctrica producida anualmente por el motor de cogeneración. c) La energía eléctrica comprada o vendida anualmente en cada tramo horario. d) La energía térmica anual producida por el motor de cogeneración. e) La energía térmica útil aprovechada anualmente de toda la producida por el motor de cogeneración. f) El consumo de combustible anual del motor de cogeneración. Sin tener en cuenta los periodos horarios, calcular: g) El rendimiento eléctrico equivalente, REE, del sistema de cogeneración. 3

4 6. Cogeneración con turbina de vapor: criterios de utilización, valores de RCE y potencia, comparación con turbinas de centrales eléctricas; diferencias entre turbinas de contrapresión y turbinas de condensación con extracción (esquemas y valores de rendimientos y RCE). (7 puntos) 4

5 7. Almacenamiento de energía mediante hidrógeno: a qué tipo de método de almacenamiento pertenece; ventajas; métodos de producción de hidrógeno; tipos de proceso de reformado; descripción de la electrolisis; métodos de producción en desarrollo; características de su almacenamiento; métodos de almacenamiento. (10 puntos) 5

6 8. Indique cuales de las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas marcando una V o una F detrás de cada una de ellas. (3 puntos) a) El viento predominante a la latitud a que se encuentra España es de dirección suroeste. b) El coeficiente de funcionamiento de los aerogeneradores actuales es superior al 50%. c) Para el mismo diámetro de rotor, se extrae más potencia de un aerogenerador que trabaja por resistencia aerodinámica que de uno que lo hace por sustentación aerodinámica. d) Los aerogeneradores actuales se construyen de manera que la velocidad de giro del rotor es constante. e) El diámetro del rotor de un aerogenerador de 2 MW es superior a los 70 m. f) Los aerogeneradores conectados a la red trabajan con un generador síncrono. 9. Explique por qué es muy importante que los anemómetros para medir la velocidad del viento previamente a la instalación de un aerogenerador tengan un error muy pequeño. (2 puntos) 10. Explique porque los álabes de los aerogeneradores están retorcidos sobre su eje longitudinal desde el anclaje al rotor hasta el extremo. (2 puntos) 11. Dibuje sobre una sección de un álabe los diagramas de fuerzas y velocidades correspondientes al modelo de la teoría del elemento de álabe. (4 puntos) 6

7 12. Explique el funcionamiento del sistema de control de potencia denominado «regulación por cambio del ángulo de ataque». (2 puntos) 13. Explique cómo funciona el sistema de orientación de un aerogenerador de poca potencia empleado para bombear agua. 14. Explique en qué consiste y cómo funciona un pirheliómetro. (2 puntos) 15. Explique el funcionamiento y las características de un colector de vacío. Ayúdese de un esquema. (3 puntos) 7

8 16. Nombre dos sistemas de energía solar térmica de alta temperatura y comente alguna de sus características principales. (2 puntos) 17. Indique cuales de las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas marcando una V o una F detrás de cada una de ellas. (2 puntos) a) La eficiencia de una célula solar aumenta con la temperatura de trabajo de la célula. b) La intensidad que circula por varias células conectadas en serie debe ser inferior a la intensidad de cortocircuito de cada una de las células. c) La disminución de la tensión de circuito abierto con el nivel de radiación solar que llega a una célula solar es mayor que la disminución de la intensidad de cortocircuito. d) La potencia suministrada por una célula fotovoltaica disminuye con la temperatura de funcionamiento. 18. Mencione cinco de los nueve pasos o etapas en el proceso de fabricación de células de silicio cristalino. 19. Por qué es necesario disponer de un sistema de almacenamiento de energía en un sistema de generación fotovoltaica aislado? 20. Explicar lo que ocurre en una unión p-n al aplicar una polarización inversa. Ayúdese de esquemas. (2 puntos) 8

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