Datos Descriptivos. Guía de Aprendizaje Información al estudiante. Sólo castellano Sólo inglés Ambos IDIOMA IMPARTICIÓN ASIGNATURA: MATERIA:

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1 Guía de Aprendizaje Información al estudiante Datos Descriptivos ASIGNATURA: MATERIA: CRÉDITOS EUROPEOS: CARÁCTER: TITULACIÓN: CURSO/SEMESTRE SISTEMAS EFICIENTES DE MULTIGENERACIÓN DE ENERGÍA ( ) SISTEMAS EFICIENTES DE GENERACIÓN DE ENERGÍA 1,5 ECTS OBLIGATORIA MÁSTER UNIVERSITARIO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LA EDIFICACIÓN, LA INDUSTRIA Y EL TRANSPORTE PRIMER SEMESTRE ESPECIALIDAD: - CURSO ACADÉMICO PERIODO IMPARTICIÓN IDIOMA IMPARTICIÓN Septiembre- Enero Febrero - Junio x Sólo castellano Sólo inglés Ambos x 1

2 DEPARTAMENTOS: INGENIERÍA ELÉCTRICA - INGENIERÍA MECÁNICA Y CONSTRUCCIÓN- QUÍMICA INDUSTRIAL Y POLÍMEROS NOMBRE Y APELLIDO (C = Coordinador) PROFESORADO DESPACHO Correo electrónico TEODORO ADRADA GUERRA ( C) A-240 t.adrada@upm.es LUIS MIGUEL RODRÍGUEZ ANTÓN C-303 lm.rodriguez@upm.es FERNANDO GUTIÉRREZ MARTÍN A-317 fernando.gutierrez@upm.es CONOCIMIENTOS PREVIOS REQUERIDOS PARA PODER SEGUIR CON NORMALIDAD LA ASIGNATURA ASIGNATURAS SUPERADAS OTROS RESULTADOS DE APRENDIZAJE NECESARIOS Tecnología eléctrica Ingeniería térmica y de fluidos 2

3 Objetivos de Aprendizaje COMPETENCIAS Y NIVEL ASIGNADAS A LA ASIGNATURA Código COMPETENCIA NIVEL CE1 CE2 CE3 CE5 CE6 CE7 CG20 CG21 CG23 CG24 CB6 Aplicar criterios científicos y técnicos avanzados de eficiencia energética a los sistemas de generación de multigeneración y almacenamiento de energía, con un alto grado de integración de energías renovables. Conocer las tecnologías, componentes, sistemas y rendimiento energético de la multigeneración de energía con energías renovables con especial énfasis en el rendimiento energético de los mismos. Conocer las tecnologías de almacenamiento de energía y su influencia en la eficiencia energética de los procesos de generación de energía. Capacidad para la aplicación de soluciones eficientes de generación de energía a nivel local, autoconsumo, etc. que permitan disminuir las pérdidas de distribución de energía. Capacidad para la aplicación de soluciones eficientes de generación de energía a nivel local, autoconsumo, etc. que permitan disminuir las pérdidas de distribución de energía. Analizar la situación actual y las perspectivas de futuro de los sistemas de generación de energía desde el punto de vista de la eficiencia energética. Capacidad de innovación para identificar, formular y resolver problemas de eficiencia energética dentro de los contextos multidisciplinares de la Ingeniería Energética. Capacidad de autoaprendizaje y formación continua en el ámbito de la aplicación de criterios de eficiencia energética. Capacidad de diseñar, implementar, gestionar y mejorar sistemas de producción de energía eficientes que utilicen recursos energéticos sostenibles para distintas aplicaciones: térmicas, eléctricas o mecánicas. Comprender el impacto de la eficiencia energética en la sociedad y la importancia de trabajar en un entorno profesional y responsable. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación. Conocimiento Conocimiento Análisis Conocimiento Análisis Análisis Análisis Análisis Síntesis 3

4 CB7 CB8 CB9 CB10 Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos poco conocidos dentro de contextos amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio. Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrenarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y conocimientos y razones últimas que sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades. Que los estudiantes posean habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo. Código RA1 RA2 RA3 RA4 RESULTADOS DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA Conocimiento aplicado sobre los sistemas de cogeneración Conocimiento aplicado sobre pilas de combustible Conocimiento aplicado sobre la tecnología del hidrógeno Conocimiento aplicado sobre los sistemas de almacenamiento de energía 4

5 Contenidos y Actividades de Aprendizaje CONTENIDOS ESPECÍFICOS (TEMARIO) TEMA / CAPITULO Tema 1 INTRODUCCIÓN A LA COGENERACIÓN. TECNOLOGÍAS Y PARÁMETROS BÁSICOS Tema 2 CÁLCULOS ENERGÉTICOS Tema 3 COGENERACIÓN : CONCEPTO DE GENERACIÓN DISTRIBUIDA Tema 4 PILAS DE COMBUSTIBLE : TIPOS Y APLICACIONES APARTADO 1.1 Concepto e interés de la cogeneración 1.2 Ventajas e inconvenientes 1.3 Ciclo de cabecera y ciclo de cola 1.4 Funcionamiento en isla o conectados a red 1.5 Aplicaciones según relación calor/electricidad 1.6 Turbinas de vapor a contrapresión 1.7 Turbinas de vapor de condensación con extracción 1.8 Turbinas de gas 1.9 Motor alternativo de combustión interna 1.10 Ciclo combinado 1.11 Ciclo de absorción. Trigeneración 1.12 Parámetros básicos en estudio de cogeneración: Consumo anual de energía eléctrica y térmica, tipo de energía térmica, combustible, distribución y número horas de funcionamiento, etc. 2.1 Definiciones RD 616/ Cálculo del calor demandado según el medio transmisor 2.3 Cálculo del calor útil 2.4 Cálculo de la electricidad de cogeneración 2.5 Parámetros característicos de las plantas de cogeneración 3.1 Concepto de generación distribuida: participación en los servicios de ajuste del sistema eléctrico. Calidad de suministro 3.2 Retribución económica :Real Decreto 661/ Cogeneración con biomasa 4.1 Principio de funcionamiento de una pila de combustible 4.2 Características técnicas. Constitución 4.3 Rendimiento termodinámico 4.4 Relación densidad de corriente/ tensión y potencia Indicadores Relacionados T1_1 T1_2 T1_3 T2_1 T3_1 T3_2 T4_1 T4_2 T4_3 5

6 Tema 5 TECNOLOGÍA DEL HIDRÓGENO Tema 6 ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA 4.5 Tipos de pilas de combustibles: PAFC, MCFC, PEMFC, SOFC y AFC 4.6 Aplicaciones en automoción 4.7 Aplicaciones en generación de electricidad 4.8 Pilas de combustible y cogeneración 4.9 Abastecimiento energético en viviendas 4.10 Aplicaciones especiales 5.1 Introducción 5.2 Propiedades del hidrógeno 5.3 Métodos de obtención de hidrógeno 5.4 Almacenamiento, transporte y distribución de hidrógeno 5.5 Utilización del hidrógeno para generación de energía eléctrica, pilas de combustible, transporte, etc. 5.6 Normativa y seguridad 6.1 Introducción. Estado del arte de las tecnologías de almacenamiento de energía 6.2 Beneficios del almacenamiento de energía 6.3 Características técnicas : tiempo de descarga, durabilidad, autonomía, etc. 6.4 Almacenamiento a gran escala : hidroeléctrica reversible, almacenamiento térmico ( frio/ calor) 6.5 Almacenamiento en redes: baterías, supercondensadores y superconductores, sistemas de inercia mecánica y almacenamiento por aire comprimido. 6.6 A nivel de usuario: baterías, superconductores, sistemas de inercia mecánica. T5_1 T5_2 T5_3 T6_1 T6_2 T6_3 6

7 BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES ORGANIZATIVAS UTILIZADAS Y METODOS DE ENSEÑANZA EMPLEADOS CLASES DE TEORÍA CLASES PROBLEMAS PRÁCTICAS TRABAJOS AUTONOMOS TRABAJOS EN GRUPO TUTORÍAS Los conceptos básicos de cada tema serán presentados mediante clases expositivas con el propósito de aportar información, generar la comprensión y estimular el interés del alumno. Constituyen una actividad didáctica complementaria de las lecciones teóricas, ya que tanto los problemas como los ejercicios prácticos de aplicación pretenden clarificar, asentar y aplicar los conocimientos teóricos, presentándolos de forma estructurada y en orden de dificultad progresiva El proceso de aprendizaje se completará con una práctica de laboratorio. El alumno de forma individual se enfrenta a la resolución, entrega y exposición de los problemas una vez que dispone de la información teórica necesaria. Este ejercicio le ayuda a comprender y aplicar los conceptos básicos estudiados y da lugar a un debate en el grupo sobre la materia tratada en el problema. Los equipos de trabajo permiten incrementar la participación de los alumnos y su motivación. Con las acciones cooperativas se pretende fomentar el diálogo y enseñar a escuchar de modo comprensivo, estimular el intercambio de ideas, informaciones y sugerencias, fortalecer el espíritu de grupo, preparar para realizar discusiones dirigidas, ejercitar la imaginación creadora mediante tormenta de ideas, fomentar la revisión bibliográfica para documentarse en trabajos monográficos, mejorar las capacidades de expresión escrita y oral mediante la presentación de las diferentes acciones propuestas en seminarios de clase, etc. Se propondrán trabajos en grupo en función del número de alumnos matriculados Se plantean en tres niveles: - Consulta tradicional sobre dudas de aspectos teóricos, prácticos o experimentales de la asignatura. - Soporte para la preparación de los trabajos individuales - Soporte para la preparación de los trabajos en grupo. 7

8 RECURSOS DIDÁCTICOS Boyle G. (1996). Renewable energy. Editorial: Oxford University Press. (New York). Varios autores (2003). Fuel cell technology handbook. Editorial: CRC Press LLC. BIBLIOGRAFÍA Rodríguez Antón, LM. Apuntes de Ingeniería Térmica. EUITI- UPM Madrid 2011 Mario Villares (2003) Cogeneración. Editorial Fundación Confemetal J.A. Linares y B.Y. Moratilla (2007). El hidrógeno y la energía. Universidad Pontificia de Comillas (2007) Plataforma virtual Moodle RECURSOS WEB Programa CyclePAd Asociación Española del Hidrógeno: Laboratorio de Ingeniería Térmica EQUIPAMIENTO Laboratorio de Medio Ambiente Laboratorio de Máquinas Eléctricas Biblioteca y otras dependencias del Centro 8

9 Cronograma de trabajo de la asignatura Semana Actividades Aula Laboratorio Trabajo Individual Trabajo en Grupo Actividades Evaluación Otros 22/09-26/09 3h(J) Temas 1 y 2 PROBLEMAS PROPUESTOS EVALUACIÓN CONTINUA 29/09-03/10 3h(J) Temas 2 y 3 PROBLEMAS PROPUESTOS EVALUACIÓN CONTINUA 6/10-10/10 3h (J) PRÁCTICA MEMORIA PRÁCTICA EXAMEN ESCRITO 13/10-17/10 3h (J) Temas 4 y 5 PROBLEMAS PROPUESTOS EVALUACIÓN CONTINUA 20/10-124/10 3h (J) Temas 4 y 6 PROBLEMAS PROPUESTOS EVALUACIÓN CONTINUA 27/10-31/10 1h (J) EXAMEN ESCRITO 9

10 Sistema de evaluación de la asignatura EVALUACION Ref. INDICADOR DE LOGRO Relacionado con RA: T1_1 Conocer el interés de la cogeneración. RA-1 T1_2 Conocer las diferentes tecnologías utilizadas en la cogeneración RA-1 T1_3 Conocer y calcular los criterios de diseño de las instalaciones de cogeneración. RA-1 T2_1 Conocer y calcular los parámetros energéticos. RA-1 T3_1 T3_2 T4_1 Conocer el concepto de generación distribuida con los sistemas de cogeneración Conocer los aspectos retributivos en la venta de energía eléctrica: Legislación Conocer el principio de funcionamiento de una pila de combustible y sus parámetros de funcionamiento RA-1 RA-1 RA-2 T4_2 Conocer los diferentes tipos de pilas de combustible RA-2 T4_3 Conocer las diferentes aplicaciones de las pilas de combustible y posibilidades futuras RA-2 T5_1 Conocer la tecnología del hidrógeno y sus propiedades RA-3 T5_2 T5_3 T6_1 T6_2 T6_3 Conocer las diferentes formas de obtención de hidrógeno, su almacenamiento, transporte y distribución Conocer las diferentes aplicaciones en lo que respecta a generación de energía eléctrica. Normativa y seguridad Conocer los diferentes sistemas de almacenamiento de energía a diferentes niveles en la red Conocer las tecnologías de almacenamiento de energía.beneficios en la demanda de energía Conocer las características técnicas sobre los sistemas de almacenamiento de energía RA-3 RA-3 RA-4 RA-4 RA-4 La tabla anterior puede ser sustituida por la tabla de rúbricas. EVALUACION SUMATIVA BREVE DESCRIPCION DE LAS ACTIVIDADES EVALUABLES MOMENTO LUGAR PESO EN LA CALIFICACIÓN PROBLEMAS PROPUESTOS AULA 10% INFORME PRÁCTICA DE LABORATORIO LABORATORIO 10% EXÁMENES ESCRITOS AULA 80% 10

11 Evaluación continua CRITERIOS DE CALIFICACIÓN Para optar por una evaluación continua y debido al carácter técnico de dicha materia, se exigirá una asistencia del 80% a las clases teóricas y problemas. La realización de la práctica de Laboratorio será obligatoria para poder aprobar la asignatura. La calificación final comprende tres apartados (A, B, C) que se especifican a continuación. A. Laboratorio (NL). La calificación de la práctica corresponderá al informe presentado. La calificación del laboratorio será sobre 10 puntos. B. Trabajos individuales de los problemas propuestos (NP). Cada problema entregado se puntuara sobre 10 puntos. La nota final resultante será la media ponderada de todos los problemas entregados. C. Exámenes escritos (NE): Se calificará sobre 10 puntos. En caso de tener varias partes, cada parte deberá tener una puntuación mínima igual a 3. En el examen escrito se precisa una nota mínima de 4 puntos. Calificación final = 0,20 [(NL+NP)/2] +0,8(NE) (*) Evaluación mediante sólo prueba final El examen final se divide en 2 partes; una primera parte teórica y una segunda consistente en la resolución de problemas. Para los casos de convocatoria extraordinaria y modalidad de sólo prueba final se realizará un examen teórico, que comprenderá preguntas de teoría correspondiente al programa de la asignatura y problemas. La calificación del examen (NE) será sobre 10 puntos. Para superar el examen es necesario obtener en cada parte una nota mínima de 3 puntos. Para poder presentarse al examen es obligatorio haber realizado la práctica y haber entregado el informe correspondiente. En esos casos, la calificación final de la asignatura se obtendrá aplicando Calificación final = 0,20 [(NL+NP)/2] +0,8(NE) (*) Práctica de Laboratorio Se realizarán una práctica de laboratorio y se entregará un informe de la práctica con posterioridad a su realización. Es obligatoria la asistencia a la práctica programada en el periodo con docencia de la asignatura. La falta a la práctica sin justificación conllevará a la calificación de suspenso (*) Se considera que un alumno supera la asignatura cuando su Calificación Final es 5 o superior. No obstante, los alumnos que no hayan realizado el laboratorio no podrán presentarse al examen mediante sólo prueba final de la asignatura. Además, en ningún caso se podrá aprobar la asignatura si no se ha obtenido un mínimo de 3.0 puntos en la calificación del laboratorio (NL). 11